MAESTRO OD KUPY

Z cyklu: CIEKAWA FIZJOLOGIA

Pingwiny to niezwykłe ptaki. Dlaczego? Większość z Was powie, że z powodu umiejętności nurkowania, albo ogromnej tolerancji na mrozy. Niektórzy ewentualnie wspomną, że pingwiny są kwintesencją rodzicielskiego poświęcenia, polegającego na całkowitym wyrzeczeniu się jedzenia przez kilkumiesięczny okres wysiadywania jaj. Ale kto wie o tym, że pingwiny robią… odrzutowe kupy?

Siła, z jaką wypróżnia się pingwin przekracza 5-10-krotnie siłę, z jaką wypróżnia się człowiek. Tak, ktoś pokusił się o zbadanie tego! Za powyższe odkrycie naukowcom z Międzynarodowego Uniwersytetu w Bremie przyznano Nagrodę Ignobla, czyli – powiedzmy – „humorystycznego nobla”. Streszczenie ich pracy, opublikowanej w roku 2003 w naukowym miesięczniku Polar Biology, brzmi jak dobry żart. Oto moje tłumaczenie: 

„Pingwiny maskowe oraz pingwiny Adeli wytwarzają znaczne ciśnienie, by wyrzucić z odbytu odchody daleko od krawędzi gniazda. Ciśnienie to może być oszacowane, jeżeli znane są następujące parametry: (1) odległość, jaką pokonują odchody, zanim uderzą w ziemię; (2) gęstość i lepkość odchodów; (3) kształt i wysokość nad ziemią otworu odbytowego. Po zmierzeniu wszystkich powyższych parametrów wyliczyliśmy, że w pełni dorosłe pingwiny generują ciśnienie około 10 kPa (77 mm Hg), by wydalić wodnisty materiał i około 60 kPa (450 mm Hg), by wydalić materiał bardziej lepki, przypominający konsystencją oliwę. Przykładane przez ptaki siły znacznie przewyższają te u ludzi, lecz nie prowadzi to do strat energii z powodu turbulencji wydalanego materiału. To, czy ptak wybiera kierunek wystrzelania odchodów i czy odgrywa tu jakąś rolę wiatr, pozostaje niewyjaśnione.” 

Zespół z Bremy prześledził więc trajektorię lotu odchodów, powstawanie wirów podczas ich wyrzucania z kloaki, a także „rozdzielczość” odbytu. A nie było to łatwe! Na przeszkodzie stał naukowcom fakt, iż badane gatunki pingwinów są pod ochroną, zatem nie wolno się do nich zbliżać na mniej niż 5 metrów nie mając specjalnej bumagi. I podejrzewam, że wspomniany zespół bumagi nie posiadał, bo wydać ją musiałby ktoś, kto potraktował poważnie ten dziwaczny projekt. Tak więc pomiarów dokonywano niebezpośrednio i szacunkowo. Udało się jednak ustalić, że w czasie wypróżnienie odbyt przybiera kształt koła, średnica odbytu dorosłego pingwina w momencie defekacji osiąga nie więcej niż 8 mm, odbyt znajduje się na wysokości 20±6 cm ponad ziemią, zaś wystrzelona z kloaki masa upada na ziemię w odległości maksymalnie 40±12 cm od ptaka. Tu w sukurs przyszła matematyka, z pomocą której obliczono, jakie ciśnienie trzeba przyłożyć, by masa o odpowiedniej konsystencji odbyła lot po zaobserwowanej trajektorii. Jak widać, wszystko zrobiono uczciwie i rzetelnie! 

Rysunek zamieszczony w publikacji jest… sami widzicie jaki: komiczny (tym bardziej, że okraszono go śmiertelnie poważnymi wzorami matematycznymi - nie dosyć, że z deltą tudzież innymi "robaczkami", to jeszcze rozbudowanymi niczym krynolina). 

Autorzy przyjrzeli się też dokładnie zachowaniu ptaków i samym odchodom. „Aby sobie ulżyć, pingwiny nie opuszczają gniazda, tylko przysuwają się do jego krawędzi, ustawiają ciało w pozycji wyprostowanej tyłem na zewnątrz, pochylają się ku przodowi, unoszą ogon i strzelają. (…) Wystrzelony materiał pozostawia białawą lub różowawą smugę, rozpoczynającą się kilka centymetrów od brzegu gniazda. Kolor smugi zależy od diety. Jeśli dominują w niej kryle, będzie różowawy, a jeśli ryby – raczej biały” – napisali w swej publikacji. 

Aby nikt nie myślał, że w defekacji pingwinów macza palce diabeł, nie zabrakło też wzmianki o mięśniach generujących wyliczone ciśnienie. Są to: zwieracz kloaki, dźwigacz kloaki i mięsień poprzeczny kloaki. To dzięki nim odchody wystrzelają z pingwiniego odbytu pod ciśnieniem ponad pół atmosfery, podczas gdy u takiego np. człowieka jest to wartość nawet dziesięciokrotnie mniejsza.

Co do powodów, dla których pingwiny robią odrzutowe kupki, wysunięta została sugestia, że bardzo nie lubią mieć brudnych piór. Spędzają dużo czasu na ich czyszczeniu, więc nie chcą, by wysiłek szedł na marne. Znacznie łatwiej jest się odpowiednio usadowić i napaskudzić poza gniazdem.

Na zakończenie publikacji autorzy przyznają, iż zdają sobie sprawę z tego, że rzeczywiste ciśnienie w odbycie pingwinów czyniących swą powinność może się różnić od tego wyliczonego przez nich. Powodów ku temu nie brakuje. Po pierwsze, mieszanina wydalin w jelicie może być niejednorodna, a duży udział śluzu może dać efekty właściwe cieczom nienewtonowskim. Po drugie, model obliczeniowy zakładał przepływ laminarny (warstwowy), podczas gdy przy dużej szybkości przepływu mogą powstać turbulencje.

Nieistotne, czy rozumiemy, o co tu chodzi – bez znajomości fizyki przepływu cieczy prawdopodobnie nie. Ważne, że publikacja krzyczy do nas: badać i opublikować można wszystko, jeśli się tylko zastosuje metodę naukową i pożongluje fachowym słownictwem!

© Agata A. Konopińska

ŹRODŁA: 

V.B. Meyer-Rochow, J. Gal (2003) Pressures produced when penguins pooh - Calculations on avian defaecation. Polar Biology 27(1):56-58.