О гидродинамике дефекации

Какают все. По крайней мере среди млекопитающих мы не знаем такого зверя, который бы не какал, а просто раздувался бы от накапливающихся отходов и в конце концов лопался и умирал. Специалисты из Технологического института Джорджии в Атланте (США) решили изучить дефекацию в подробностях и опубликовали результаты своих изысканий в научном журнале «Мягкая материя». Что ж, с этим не поспоришь.

В 2015 году та же научная группа получила Шнобелевскую премию за исследование мочеиспускания. Слева направо: Дэниел Чу, Патрисия Ян и руководитель команды Дэвид Ху в костюме унитаза, принимающий приз из рук нобелевского лауреата по химии Дадли Хершбаха. Фото: Alexey Eliseev.

Предыдущее «туалетное» исследование Дэвида Ху и коллег принесло им Шнобелевскую премию – тогда была открыта мочеиспускательная константа: практически все млекопитающие, независимо от размера и веса, опустошают свой мочевой пузырь в среднем за 21 секунду, плюс-минус 13 секунд (слабенькая такая «константа»). Новая работа в немалой степени посвящена продолжительности дефекации – удивитесь вы или нет, но авторы открыли еще одну «константу»: оказывается, млекопитающие и кишечник освобождают примерно за одно и то же время! 12 секунд. Плюс-минус 7. Удивительное постоянство. А главное, недолго.

«Запах телесных испражнений привлекает внимание хищников, – объясняет Патрисия Ян, первый автор обоих исследований. – Если животное будет справлять большую нужду дольше, то подвергнет себя опасности». В его же интересах сходить по-большому по-быстрому.

Чтобы выяснить, сколько времени необходимо зверям для большого облегчения, ученые снимали на камеру испражняющихся слонов, панд, бородавочников и других животных в зоопарке Атланты, а также собаку одного из авторов в городском парке. Кроме того, множество видеороликов нашлось на YouTube. «В сети удивительное количество видео с покакулями, – сообщает Ян. – Преимущественно из зоопарков – туристы снимают, потом выкладывают». Всего данных набралось по 23 видам млекопитающих массой от 4 кг до 4 тонн. И две трети из них какали 12 секунд (кхм, плюс-минус семь, кхм).

Данные наблюдения согласуются с математической моделью, предсказывающей продолжительность дефекации при разных проблемах с пищеварением (есть и такая!). «Если процесс тянется сильно дольше 12 секунд, я бы сказала, вам нужно сходить к кому-нибудь по этому поводу», – говорит Ян. К врачу, конечно же, к врачу.

Продолжительность дефекации и масса тела у животных (Yang et al., 2017).

Относительное постоянство длительности дефекации объясняется несколькими факторами. Во-первых, стандартная длина фекалии для каждого изученного вида оказалась в пять раз больше диаметра прямой кишки (при этом она вдвое длиннее прямой кишки и заполняет собой часть ободочной). Во-вторых, давление, оказываемое на какандрий во время потуги, не зависит от массы тела животного – оно одинаково низкое. Процесс не похож на выдавливание пасты из тюбика, скорее на движение поршня в шприце. И здесь – в-третьих – не обходится без смазки.

Слой слизи в толстом кишечнике играет большую роль в быстроте дефекации. У более крупных животных более длинные фекалии и более длинная прямая кишка, но при этом у них больше ректальной слизи – это ускоряет продвижение какахи, и в результате она проходит большее расстояние за то же время, что и катяшок в кишульке мелкого зверька. Слон, к примеру, какает со скоростью 6 см в секунду, а моська в ту же секунду выдает всего 1 см, но оба заканчивают процедуру одновременно, несмотря на то что первому нужно извергнуть 20 литров экскрементов, а второй – жалкие 10 миллилитров. Ах, да, скорость человеческой фекалии – 2 см в секунду, если вам интересно.

Плохо, когда при запоре слизь впитывается сухими фекалоидами. В отсутствие скольжения человеку, который не любит тужиться, придется ждать 500 дней, пока стул сам вывалится наружу, утверждает Патрисия Ян. Срок ожидания можно сократить до 6 часов, если все это время по максимуму тужиться, добавляет она. Кстати, все млекопитающие, включая людей, производят на свет в среднем по два куска кала за раз. Придется тужиться весь день. Но лучше обратиться к доктору.

Исследователи не ограничились наблюдениями, они также собирали образцы «мягкой материи» у 34 видов млекопитающих. Делали это, разумеется, не шнобелевские лауреаты Ху, Ян и Чу, а их студенты-практиканты. По ходу работы они непреднамеренно составили шкалу вонючести – от безобидных котлеток панд до зловонных колбасок тигров и носорогов.

Образцы кала понадобились, чтобы выяснить, как диета влияет на его плотность. Надо понимать, что далеко не всегда оно не тонет. Плавают на воде какашеньки панд, слонов, кенгуру и других растительноядных зверушек, питающихся малокалорийной пищей с высоким содержанием клетчатки, которая по большей части не усваивается и выходит наружу с испражнениями. А вот хищный какахонтас медведя, тигра или льва богат тяжелыми непереваренными остатками жертв, включая кости и шерсть, и он, конечно же, тонет.

Наконец, с помощью реометра авторы работы установили, что фекалии обладают свойством псевдопластичности: чем быстрее они деформируются под давлением, тем меньше их вязкость. Вот почему вы скользите, наступив на собачью говняшку, друзья.


Текст: Виктор Ковылин. По материалам: New Scientist, The Conversation
Научная статья: Soft Matter (Yang et al., 2017)

Все права на данный текст принадлежат нашему журналу. Если вы хотите поделиться с друзьями и подписчиками, можно использовать фрагмент и поставить активную ссылку на эту статью – мы будем рады. Пожалуйста, не копируйте текст в соцсети целиком, мы хотим, чтобы наши статьи читали на нашем сайте, попутно замечая и другие наши прелестные статьи. С уважением, Батрахоспермум.

baculum-walrus

Вас также могут заинтересовать статьи:
Кости пенисов приобретались и терялись в эволюции многократно
Черные жаворонки окружают свои гнезда скотским навозом
Ужаль меня полностью: телесная карта боли Майкла Смита


Комментарии:

Высказать свое мудрое мнение