Животные используют законы физики в своем поведении различными способами. От микроскопических сил трения до динамики жидкостей в воде и воздухе, животные применяют физические законы для передвижения, плавания и полета.
На самом маленьком уровне силы притяжения между атомами позволяют гекконам и некоторым насекомым взбираться по стенам и даже ходить по потолку. На чуть большем масштабе текстуры и структуры обеспечивают сцепление для других биологических трюков. Например, в перьях птиц крошечные крючки и зубцы действуют как липучка, удерживая перья в нужном положении для создания подъемной силы при полете.
Биологические текстуры также помогают движению, обеспечивая трение между частями тела животных и поверхностями. Чешуя калифорнийских королевских змей имеет текстуру, позволяющую быстро скользить вперед, но увеличивающую трение при движении назад или в стороны.
Микроструктуры важны и для взаимодействия животных с водой. У многих животных микроструктуры делают тело «супергидрофобным» — способным блокировать проникновение воды. Это особенно важно для летающих птиц и насекомых, где вес и стабильность имеют решающее значение.
Водоотталкивающие поверхности также помогают животным поддерживать чистоту кожи, что защищает от паразитов и инфекций. В некоторых случаях удаление инородного материала с поверхности животного может быть необходимо для сохранения свойств поверхности, усиливающих камуфляж.
Физика взаимодействия света с поверхностью животного важна для многих других видов поведения. Яркие цвета и переливчатость у птиц, бабочек и некоторых других насекомых зависят от того, как сочетаются слои различных микроструктур. Такие цвета способствуют ухаживанию и могут влиять на способность избегать хищников.
На более крупных масштабах физика лежит в основе даже самых простых движений животных, которые требуют сложной координации электрических и химических сигналов внутри тела и между телом и мозгом. Для успешного движения внутренняя физика должна сочетаться с физическими свойствами окружающей среды.
Эволюция наделила животных двигательными навыками, адаптированными к существующей среде, без необходимости в инструкции. Но изменение окружающей среды в пользу животного требует более сложных физических знаний. От муравьев и ос до барсуков и бобров, различные животные научились строить гнезда, укрытия и другие сооружения для защиты от угроз окружающей среды.
Птичьи гнезда, например, должны сочетать палочки, листья, грязь и траву в структуру надежной стабильности и механической целостности. Птицы, по-видимому, знают, что гибкие палочки или веточки обеспечивают лучшую стабильность, чем жесткие стержни.
Животные, несомненно, имеют много других приемов, которые физики пока не могут полностью объяснить, поэтому область физики поведения животных так плодотворна для исследований.
