Gömböc és a felborult teknős

Úgy tűnik azonban, hogy az evolúciós fejlődés sok teknősnél megoldotta ezt a problémát. Olyan alakú a páncéljuk, hogy segíti a hasra fordulásukat, ha véletlenül „hanyatt esnének”.

Két magyar kutató, Domokos Gábor, a budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Szilárdságtani és Tartószerkezeti Tanszékének vezetője, legfiatalabb hazai akadémikusunk, és Várkonyi Péter a műegyetemi tanszék oktatója, jelenleg az amerikai Princeton Egyetem posztdoktori ösztöndíjasa idén januárban számolt be egy olyan különleges homogén test, a „Gömböc” megalkotásáról, amelynek egyetlen stabil helyzete van. Ez azt jelenti, hogy a testet bármely irányba eldöntve, mindig a stabil helyzetébe tér vissza.

Többféle anyagból nem túl nehéz a fent említett tulajdonságú, inhomogén testeket létrehozni, ilyen például az aljában ólomnehezékkel ellátott gyerekjáték, a keljfeljancsi is, de egynemű anyagból csak a két magyar tudósnak sikerült ilyen idomot készítenie. A Gömböc létrehozása után rögtön elkezdték keresni, vajon a természetben is előfordulnak-e hasonló konstrukciók. Elég hamar megtalálták a Gömböcre leginkább hasonlító alakot, mégpedig a magas páncélú teknősöknél.

Teknőspáncélok mindenféle alakban és méretben előfordulnak. A vízben élő teknősök lapos páncélja kiválóan megfelel az úszáshoz, de a szárazföldön nem könnyíti meg a helyzetüket esetleges felborulás esetén. Az ilyen páncélú fajok rendszerint úgy állnak talpra, hogy izmos nyakukkal a földhöz feszítik a fejüket és addig ügyeskednek, amíg újra hasra nem fordulnak.

A szárazföldi teknősöknek azonban sokszor erősen domború a páncéljuk, ami jobb védelmet nyújt a ragadozók harapása ellen. A nyakuk és a lábuk viszont általában nem elég hosszú ahhoz, hogy felboruláskor elérjen a talajig, és bármilyen emelőerőt fejtsen ki a visszaforduláshoz.

Várkonyi és Domokos megvizsgálta, vajon az ilyen erősen domború páncéloknak olyan különleges-e a geometriájuk, amely segíti a teknősök hasra fordulását. 17 vízi és szárazföldi teknősfaj 30 héjának elemzésével kidolgozták a teknőspáncélok egyszerű matematikai modelljeit.

A kutatók azt tapasztalták, hogy a magas teknőspáncélok magassága, szélessége és görbülete szinte tökéletesen megfelel az önmagától való talpra álláshoz, azaz majdnem olyan a geometriájuk, mint a Gömböcé. E páncélok úgy egyensúlyozzák ki a teknősök tömegét, ami könnyűvé teszi az állatok visszafordulását a hasukra, hogy elegendő csak kicsit bólogatni a fejükkel vagy kalimpálni a lábukkal. A Gömböc alakjára a legtökéletesebben az indiai csillagteknős (Geochelone elegans) páncélja hasonlított.

„Most azt szeretnénk megvizsgálni, vajon a bogarak közt is léteznek-e ilyenek” – mondta Várkonyi, a Proceedings of the Royal Society B folyóiratban megjelent tanulmány társszerzője.