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Forma de fezes em herbívoros

Forma de fezes em herbívoros


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Por que alguns herbívoros como ovelhas, vacas e outros excretam fezes em forma de pelota (ou biscoito ou outro), enquanto outras espécies, incluindo humanos, não o fazem? Qual é a razão para tal adaptação em herbívoros? É benéfico para eles e, em caso afirmativo, como?


Não acho que seja uma adaptação, mas essa dieta tem um papel dominante. As fezes das vacas em campos agrícolas intensamente fertilizados, com gramíneas ricas em proteínas, não têm forma alguma. Veja a imagem abaixo.

As fezes de vacas em áreas naturais têm muito mais estrutura. (a imagem tem direitos autorais, portanto, só pode link)


O ambiente molda o microbioma fecal de espécies invasoras de carpa

Fundo: Embora as carpas comum, prateada e cabeça-de-bico sejam nativas e esparsamente distribuídas na Eurásia, esses peixes se tornaram abundantes e invasivos na América do Norte. Uma compreensão da biologia dessas espécies pode fornecer insights sobre métodos de controle sustentáveis. O microbioma associado a animais desempenha um papel importante na saúde do hospedeiro. A caracterização do microbioma da carpa e dos fatores que afetam sua composição é um passo importante para a compreensão da biologia e das inter-relações entre essas espécies e seus ambientes.

Resultados: Nós comparamos os microbiomas fecais de carpas comum, prata e cabeça-dura de ambientes selvagens e de laboratório usando o sequenciamento Illumina do RNA ribossômico 16S bacteriano (rRNA). As comunidades bacterianas fecais dos peixes foram diversas, com índices de Shannon variando de 2,3 a 4,5. Os filos Proteobacteria, Firmicutes e Fusobacteria dominaram o intestino da carpa, compreendendo 76,7% do total de leituras. O ambiente desempenhou um grande papel na formação da composição da comunidade microbiana fecal, e os microbiomas entre os peixes em cativeiro eram mais semelhantes do que entre os peixes selvagens. Embora as diferenças entre os peixes selvagens possam ser atribuídas às preferências alimentares, a dieta não afetou fortemente a estrutura da comunidade microbiana em peixes alojados em laboratório. A comparação de carpas selvagens e invasivas de laboratório revelou cinco OTUs compartilhados que compreendiam aproximadamente 40% do núcleo do microbioma fecal.

Conclusões: O meio ambiente é um fator dominante na formação das comunidades bacterianas fecais de carpas invasoras. O cativeiro altera a estrutura da comunidade do microbioma em relação aos peixes selvagens, enquanto as diferenças entre as espécies são pronunciadas dentro dos habitats. Apesar da ausência de um estômago verdadeiro, as espécies invasoras de carpa exibiram uma microbiota central que justifica estudos futuros.

Palavras-chave: 16SrRNA gene Estrutura da comunidade Microbioma fecal Microbiota da carpa invasora.


Por que alguns animais têm cocô de pelota?

Caro Straight Dope:

Caro Straight Dope: Sendo um ávido homem ao ar livre, muitas vezes me perguntei, qual é o mecanismo interno em animais como cabras, d

Uma pergunta legítima. Vamos lidar com o assunto como cientistas.

Uma combinação de coisas está envolvida. A resposta está em grande parte no próprio trato digestivo. Em animais como coelhos, as fezes são formadas em pelotas pelo cólon, que as empurra para o reto ritmicamente, levando a uma forma e tamanho bastante uniformes. Claro, o reto também desempenha um papel. Alguns animais têm músculos internos que controlam o processo até certo ponto, de forma que cada minúsculo sai virtualmente do mesmo tamanho e forma - essencialmente, o reto atua muito como uma prensa (talvez uma analogia melhor seria uma máquina de fazer salsichas). As lagartas, que não têm cólon ou esfíncter, derivam a forma de suas fezes inteiramente do reto, enquanto as formas caídas de animais como cabras, veados e coelhos são devidas a uma combinação. Maçãs de cavalo não são tão consistentes, mas estão perto. Quando as fezes são mais amorfas, apenas o esfíncter anal contribui para a forma, se o esfíncter permanecer aberto por muito tempo, você tende a obter massas longas e ininterruptas, como nos humanos. O fenômeno não se correlaciona estritamente com uma dieta fibrosa (embora as pelotas provavelmente não mantivessem sua forma de outra forma), uma vez que animais como vacas e búfalos têm uma dieta fibrosa, mas definitivamente têm cocô como uma sopa. Obviamente, o próprio processo digestivo - que é diferente em ruminantes como o gado - também é um fator.

Então, para recapitular, o fator nº 1 é o cólon, nº 2 é o reto (e possivelmente o esfíncter) e nº 3 é a dieta e como ela é digerida (ou seja, aqueles fatores que determinam a consistência das próprias fezes).

Esses são todos os fatores # 2, Doug.

Nós vamos, alguém tinha que dizer isso.

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OS RELATÓRIOS DO PESSOAL SÃO ESCRITOS PELO CONSELHO CONSULTIVO DA STRAIGHT DOPE SCIENCE, AUXILIAR ONLINE DA CECIL. EMBORA O SDSAB SEJA MELHOR, ESTAS COLUNAS SÃO EDITADAS POR ED ZOTTI, NÃO CECIL, POR ISSO, MELHORIA MANTER SEUS DEDOS CRUZADOS.


Conteúdo

O termo "milípede" é muito difundido na literatura popular e científica, mas entre os cientistas norte-americanos, o termo "milípede" (sem o terminal e) também é usado. [1] Outros nomes vernáculos incluem "mil-legger" ou simplesmente "diplopod". [2] A ciência da biologia e taxonomia dos milípedes é chamada diplopodologia: o estudo dos diplópodes.

Aproximadamente 12.000 espécies de milípedes foram descritas. As estimativas do verdadeiro número de espécies na terra variam de 15.000 [4] a 80.000. [5] Poucas espécies de milípedes estão amplamente difundidas; eles têm habilidades de dispersão muito pobres, dependendo da locomoção terrestre e dos habitats úmidos. Esses fatores têm favorecido o isolamento genético e a rápida especiação, produzindo muitas linhagens com faixas restritas. [6]

Os membros vivos do Diplopoda são divididos em dezesseis ordens em duas subclasses. [3] A subclasse basal Penicillata contém uma única ordem, Polyxenida (cerdas centopéias). Todos os outros milípedes pertencem à subclasse Chilognatha que consiste em duas infraclasses: Pentazonia, contendo os milípedes de pílula de corpo curto, e Helminthomorpha (milípedes semelhantes a vermes), contendo a grande maioria das espécies. [7] [8]

Esboço da classificação Editar

A classificação de nível superior dos milípedes é apresentada a seguir, com base em Shear, 2011, [3] e Shear & amp Edgecombe, 2010 [9] (grupos extintos). Estudos cladísticos e moleculares recentes desafiaram os esquemas de classificação tradicionais acima e, em particular, a posição das ordens Siphoniulida e Polyzoniida ainda não está bem estabelecida. [5] A localização e as posições de grupos extintos (†) conhecidos apenas de fósseis são provisórias e não totalmente resolvidas. [5] [9] Após cada nome é listada a citação do autor: o nome da pessoa que cunhou o nome ou definiu o grupo, mesmo que não no posto atual.

Classe Diplopoda de Blainville em Gervais, 1844

  • Subclasse PenicillataLatreille, 1831
    • Ordem PolyxenidaVerhoeff, 1934
    • Ordem † ArthropleuridaWaterlot, 1934
    • Ordem † EoarthropleuridaShear & amp Selden, 1995
    • Pedido † MicrodecemplicidaWilson e Shear, 2000
    • Pedido † ZosterogrammidaWilson, 2005 (Chilognatha incertae sedis) [9]
    • Infraclass PentazoniaBrandt, 1833
      • Ordem † AmynilyspedidaHoffman, 1969
      • Superorder LimacomorphaPocock, 1894
        • Ordem GlomeridesmidaCook, 1895
        • Ordem GlomeridaBrandt, 1833
        • Ordem SphaerotheriidaBrandt, 1833
        • Superorder † ArchipolypodaScudder, 1882
          • Ordem † ArchidesmidaWilson & amp Anderson 2004
          • Ordem † CowiedesmidaWilson & amp Anderson 2004
          • Ordem † EuphoberiidaHoffman, 1969
          • Ordem † PalaeosomatidaHannibal & amp Krzeminski, 2005
          • Ordem PlatydesmidaCook, 1895
          • Ordem PolyzoniidaCook, 1895
          • Ordem SiphonocryptidaCook, 1895
          • Ordem SiphonophoridaNewport, 1844
          • Superorder Juliformia Attems, 1926
            • Ordem JulidaBrandt, 1833
            • Ordem SpirobolidaCook, 1895
            • Ordem SpirostreptidaBrandt, 1833
            • Superfamília † XiloiuloideaCook, 1895 (Às vezes alinhado com Spirobolida) [10]
            • Ordem CallipodidaPocock, 1894
            • Ordem ChordeumatidaPocock 1894
            • Ordem StemmiulidaCook, 1895
            • Ordem SiphoniulidaCook, 1895
            • Ordem PolydesmidaPocock, 1887

            Evolution Edit

            Os milípedes estão entre os primeiros animais a colonizar terras durante o período siluriano. [11] As primeiras formas provavelmente comiam musgos e plantas vasculares primitivas. Existem dois grupos principais de milípedes cujos membros estão todos extintos: os Archipolypoda ("antigos, de muitas pernas"), que contêm os animais terrestres mais antigos conhecidos, e os Arthropleuridea, que contêm os maiores invertebrados terrestres conhecidos. A mais antiga criatura terrestre conhecida, Pneumodesmus newmani, era um arquipolipodano de 1 cm (0,4 pol.) de comprimento que viveu há 428 milhões de anos no alto Siluriano e tem evidências claras de espiráculos (orifícios para respirar) atestando seus hábitos de respiração de ar. [9] [12] Durante o Carbonífero Superior (340 a 280 milhões de anos atrás), Arthropleura tornou-se o maior invertebrado terrestre conhecido já registrado, atingindo comprimentos de pelo menos 2 m (6 pés 7 pol.). [13] Os milípedes também exibem as primeiras evidências de defesa química, pois alguns fósseis do Devoniano têm aberturas de glândulas defensivas chamadas ozóporos. [9] Milípedes, centopéias e outros artrópodes terrestres atingiram tamanhos muito grandes em comparação com as espécies modernas nos ambientes ricos em oxigênio dos períodos Devoniano e Carbonífero, e alguns podem crescer mais de um metro. Conforme os níveis de oxigênio diminuíram com o tempo, os artrópodes tornaram-se menores. [14]

            Grupos vivos Editar

            A história da classificação científica milípede começou com Carl Linnaeus, que em sua 10ª edição do Systema Naturae, 1758, denominado sete espécies de Julus como "Insecta Aptera" (insetos sem asas). [15] Em 1802, o zoólogo francês Pierre André Latreille propôs o nome Chilognatha como o primeiro grupo do que agora são os Diplopoda, e em 1840 o naturalista alemão Johann Friedrich von Brandt produziu a primeira classificação detalhada. O próprio nome Diplopoda foi cunhado em 1844 pelo zoólogo francês Henri Marie Ducrotay de Blainville. De 1890 a 1940, a taxonomia dos milípedes foi conduzida por relativamente poucos pesquisadores em qualquer época, com contribuições importantes de Carl Attems, Karl Wilhelm Verhoeff e Ralph Vary Chamberlin, que descreveram cada um mais de 1.000 espécies, bem como o Orador F. Cook, Filippo Silvestri , RI Pocock e Henry W. Brölemann. [5] Este foi um período em que a ciência da diplopodologia floresceu: as taxas de descrições de espécies foram em média as mais altas da história, às vezes ultrapassando 300 por ano. [4]

            Em 1971, o biólogo holandês C. A. W. Jeekel publicou uma lista abrangente de todos os gêneros e famílias de milípedes conhecidos descritos entre 1758 e 1957 em seu Nomenclator Generum et Familiarum Diplopodorum, um trabalho creditado como o lançamento da "era moderna" da taxonomia de milípedes. [16] [17] Em 1980, o biólogo americano Richard L. Hoffman publicou uma classificação de milípedes que reconhecia Penicillata, Pentazonia e Helminthomorpha, [18] e a primeira análise filogenética de ordens de milípedes usando métodos cladísticos modernos foi publicada em 1984 por Henrik Enghoff da Dinamarca. [19] Uma classificação de 2003 pelo miriapodologista americano Rowland Shelley é semelhante à originalmente proposta por Verhoeff, e permanece o esquema de classificação atualmente aceito (mostrado abaixo), apesar de estudos moleculares mais recentes propondo relações conflitantes. [5] [9] Um resumo de 2011 da diversidade da família milípede por William A. Shear colocou a ordem Siphoniulida dentro do grupo maior Nematophora. [3]

            Editar registro fóssil

            Além das 16 ordens vivas, existem 9 ordens extintas e uma superfamília conhecida apenas por fósseis. A relação destes com grupos vivos e entre si é controversa. A extinta Arthropleuridea foi considerada por muito tempo uma classe distinta de miriápodes, embora trabalhos no início do século 21 tenham estabelecido o grupo como uma subclasse de milípedes. [20] [21] [22] Várias ordens vivas também aparecem no registro fóssil. Abaixo estão duas propostas de arranjos de grupos fósseis de milípedes. [5] [9] Os grupos extintos são indicados com uma adaga (†). A extinta ordem Zosterogrammida, um chilognata de posição incerta, [9] não é mostrada.

            Relação com outros miriápodes Editar

            Embora as relações das ordens dos milípedes ainda sejam objeto de debate, a classe Diplopoda como um todo é considerada um grupo monofilético de artrópodes: todos os milípedes estão mais intimamente relacionados entre si do que com quaisquer outros artrópodes. Diplopoda é uma classe dentro do subfilo de artrópodes Myriapoda, os miriapodes, que inclui centopéias (classe Chilopoda), bem como os paurópodes menos conhecidos (classe Pauropoda) e sínfilanos (classe Symphyla). Entre os miriápodes, os parentes mais próximos ou grupo irmão dos milípedes há muito são considerados os paurópodes, que também têm colo e diplosegmentos. [5]

            Distinção de centopéias Editar

            As diferenças entre centopéias e centopéias são uma pergunta comum do público em geral. [23] Ambos os grupos de miriápodes compartilham semelhanças, como corpos longos e multissegmentados, muitas pernas, um único par de antenas e a presença de órgãos pós-antrênicos, mas têm muitas diferenças e histórias evolutivas distintas, como o ancestral comum mais recente de centopéias e centopéias viveram cerca de 450 a 475 milhões de anos atrás no Siluriano. [24] A cabeça por si só exemplifica as diferenças em que os milípedes têm antenas curtas geniculadas (cotoveladas) para sondar o substrato, um par de mandíbulas robustas e um único par de maxilas fundidas em centopéias labiais têm antenas longas e filiformes, um par de pequenas mandíbulas , dois pares de maxilas e um par de grandes garras venenosas. [25]

            Diferenças de centopéia e centopéia [23]
            Traço Milípedes Centopéias
            Pernas Dois pares na maioria dos segmentos corporais fixados na parte inferior do corpo Um par por segmento do corpo preso aos lados do último par do corpo se estende para trás
            Locomoção Geralmente adaptado para cavar ou habitar pequenas fendas de movimento lento Geralmente adaptado para correr, exceto para as centopéias do solo de escavação
            Alimentando Principalmente detritívoros, alguns herbívoros, poucos carnívoros sem veneno Principalmente carnívoros com garras modificadas em presas venenosas
            Espiráculos Na parte inferior do corpo Nas laterais ou na parte superior do corpo
            Aberturas reprodutivas Terceiro segmento de corpo Último segmento corporal
            Comportamento reprodutivo O macho geralmente insere espermatóforo na fêmea com gonópodes O macho produz espermatóforo que geralmente é captado pela fêmea

            Os milípedes vêm em uma variedade de formas e tamanhos de corpo, variando de 2 mm (0,08 pol.) A cerca de 35 cm (14 pol.) De comprimento, [26] e podem ter de onze a mais de cem segmentos. [27] Eles são geralmente de cor preta ou marrom, embora existam algumas espécies de cores vivas, e alguns têm coloração aposemática para alertar que eles são tóxicos. [2] Espécies de Motyxia produzem cianeto como defesa química e são bioluminescentes. [28]

            Os estilos corporais variam muito entre os principais grupos de milípedes. Na subclasse basal Penicillata, consistindo de minúsculos centopéias com cerdas, o exoesqueleto é macio e não calcificado, e é coberto por cerdas ou cerdas proeminentes. Todos os outros milípedes, pertencentes à subclasse Chilognatha, têm um exoesqueleto endurecido. Os chilognatas são, por sua vez, divididos em dois infraclasses: o Pentazonia, contendo grupos de corpo relativamente curto, como milípedes pílula, e o Helminthomorpha (milípedes "semelhantes a vermes"), que contém a grande maioria das espécies, com longos, muitos segmentados corpos. [7] [8]

            Editar Cabeça

            A cabeça de um milípede é tipicamente arredondada acima e achatada abaixo e carrega um par de mandíbulas grandes na frente de uma estrutura em forma de placa chamada gnathochilarium ("lábio da mandíbula"). [5] A cabeça contém um único par de antenas com sete ou oito segmentos e um grupo de cones sensoriais na ponta. [5] Muitas ordens também possuem um par de órgãos sensoriais conhecidos como órgãos Tömösváry, em forma de pequenos anéis ovais posteriores e laterais à base das antenas. Sua função é desconhecida, [5] mas também ocorrem em algumas centopéias e são possivelmente usados ​​para medir a umidade ou os níveis de luz no ambiente circundante. [29]

            Os olhos de milípede consistem em vários ocelos de lentes planas simples dispostos em um grupo ou remendo em cada lado da cabeça. Essas manchas também são chamadas de campos oculares ou ocelários. Muitas espécies de milípedes, incluindo as ordens inteiras Polydesmida, Siphoniulida, Glomeridesmida, Siphonophorida e Platydesmida, e milípedes que habitam cavernas, como Causeyella e Trichopetalum, tiveram ancestrais que podiam ver, mas posteriormente perderam os olhos e são cegos. [26]

            Edição de corpo

            Os corpos milípedes podem ser achatados ou cilíndricos e são compostos de vários segmentos metaméricos, cada um com um exoesqueleto que consiste em quatro placas quitinosas: uma única placa acima (o tergito), uma de cada lado (pleuritos) e uma placa na parte inferior ( esternito) onde as pernas se fixam. Em muitos milípedes, como Merocheta e Juliformia, essas placas são fundidas em vários graus, às vezes formando um único anel cilíndrico. As placas são tipicamente duras, impregnadas com sais de cálcio. [27] Como eles não podem fechar seus espiráculos permanentemente abertos e a maioria das espécies não possui uma cutícula cerosa, os milípedes são suscetíveis à perda de água e, com algumas exceções, devem passar a maior parte do tempo em ambientes úmidos. [30]

            O primeiro segmento atrás da cabeça não tem pernas e é conhecido como collum (do latim para pescoço ou colarinho). O segundo, terceiro e quarto segmentos corporais carregam um único par de pernas cada e são conhecidos como "haplosegmentos" (os três haplosegmentos são às vezes chamados de "tórax" [12]). Os demais segmentos, do quinto para o posterior, são propriamente conhecidos como diplosegmentos ou segmentos duplos, formados pela fusão de dois segmentos embrionários. Cada diplosegmento carrega dois pares de pernas, em vez de apenas um, como nas centopéias. Em alguns milípedes, os últimos segmentos podem não ter pernas. Os termos "segmento" ou "anel do corpo" são freqüentemente usados ​​indistintamente para se referir a haplo e diplosegmentos. O segmento final é conhecido como télson e consiste em um anel pré-anal sem pernas, um par de válvulas anais (placas que podem ser fechadas ao redor do ânus) e uma pequena escala abaixo do ânus. [5] [27]

            Milípedes em várias ordens têm extensões semelhantes a quilha da parede do corpo conhecidas como paranota, que podem variar amplamente em forma, tamanho e modificações de textura incluem lóbulos, papilas, cristas, cristas, espinhos e entalhes. [2] Paranota pode permitir que os milípedes se encaixem com mais segurança nas fendas, protejam as pernas ou dificultem a deglutição dos milípedes para os predadores. [31]

            As pernas são compostas por sete segmentos e fixam-se na parte inferior do corpo. As pernas de um indivíduo são geralmente bastante semelhantes entre si, embora frequentemente mais nos machos do que nas fêmeas, e os machos de algumas espécies podem ter um primeiro par de pernas reduzido ou aumentado. [32] As modificações de perna mais conspícuas estão envolvidas na reprodução, discutidas abaixo. Apesar do nome comum, nenhum milípede foi descoberto com 1.000 pernas: as espécies comuns têm entre 34 e 400 pernas, e o registro é mantido por Illacme plenipes, com indivíduos possuindo até 750 pernas - mais do que qualquer outra criatura na Terra. [33]

            Órgãos internos Editar

            Os milípedes respiram por meio de dois pares de espiráculos localizados ventralmente em cada segmento próximo à base das pernas. [23] Cada um se abre em uma bolsa interna e se conecta a um sistema de traqueias. O coração percorre todo o comprimento do corpo, com uma aorta que se estende até a cabeça. Os órgãos excretores são dois pares de túbulos de Malpighi, localizados perto da parte média do intestino. O trato digestivo é um tubo simples com dois pares de glândulas salivares para ajudar na digestão dos alimentos. [27]

            Os milípedes mostram uma diversidade de estilos e estruturas de acasalamento. Na ordem basal Polyxenida (cerdas centopéias), o acasalamento é indireto: os machos depositam espermatóforos em teias que secretam com glândulas especiais, e os espermatóforos são subsequentemente apanhados pelas fêmeas. [23] Em todos os outros grupos de milípedes, os machos possuem um ou dois pares de patas modificadas chamadas gonópodes, que são usadas para transferir espermatozoides para a fêmea durante a cópula. A localização dos gonópodes difere entre os grupos: nos machos da Pentazonia eles estão localizados na parte traseira do corpo e são conhecidos como telópodes e também podem funcionar agarrando fêmeas, enquanto nos Helmintomorpha - a grande maioria das espécies - eles estão localizados em o sétimo segmento do corpo. [5] Algumas espécies são partenogenéticas, tendo poucos machos, se houver. [34]

            Os gonópodes ocorrem em uma diversidade de formas e tamanhos, e em uma variedade de pernas que se assemelham muito a estruturas complexas totalmente diferentes de pernas. Em alguns grupos, os gonópodes são mantidos retraídos dentro do corpo, em outros eles se projetam paralelamente ao corpo. A morfologia dos gonópodes é o meio predominante de determinar as espécies entre os milípedes: as estruturas podem diferir muito entre espécies intimamente relacionadas, mas muito pouco dentro de uma espécie. [35] Os gonópodes se desenvolvem gradualmente desde as pernas que andam por mudas sucessivas até a maturidade reprodutiva. [36]

            As aberturas genitais (gonóporos) de ambos os sexos estão localizadas na parte inferior do terceiro segmento do corpo (perto do segundo par de pernas) e podem ser acompanhadas no homem por um ou dois pênis que depositam os pacotes de esperma nos gonópodes. Na mulher, os poros genitais se abrem em pequenos sacos pares chamados cifópodes ou vulvas, que são cobertos por pequenas pálpebras semelhantes a capuzes e são usados ​​para armazenar o esperma após a cópula. [27] A morfologia dos cifópodes também pode ser usada para identificar espécies. Os espermatozoides milípedes não têm flagelos, uma característica única entre os miriápodes. [5]

            Em todos, exceto nos milípedes de cerdas, a cópula ocorre com os dois indivíduos frente a frente. A cópula pode ser precedida por comportamentos masculinos, como bater com as antenas, correr ao longo das costas da mulher, oferecer secreções glandulares comestíveis ou, no caso de alguns milípedes, estridulação ou "chilrear". [37] Durante a cópula na maioria dos milípedes, o macho posiciona seu sétimo segmento na frente do terceiro segmento da fêmea e pode inserir seus gonópodes para expulsar a vulva antes de dobrar seu corpo para depositar esperma em seus gonópodes e reinserir os gonópodes "carregados" em a fêmea. [32]

            As fêmeas põem de dez a trezentos ovos por vez, dependendo da espécie, fertilizando-os com o esperma armazenado enquanto o fazem. Muitas espécies depositam os ovos em solo úmido ou detritos orgânicos, mas algumas constroem ninhos revestidos de fezes secas e podem proteger os ovos dentro dos casulos de seda. [27] Na maioria das espécies, a fêmea abandona os ovos após eles serem postos, mas algumas espécies nas ordens Platydesmida e Stemmiulida fornecem cuidados parentais para os ovos e crias. [23]

            Os filhotes eclodem após algumas semanas e normalmente têm apenas três pares de patas, seguidos por até quatro segmentos sem patas. À medida que crescem, eles mudam continuamente, adicionando mais segmentos e pernas à medida que o fazem. Algumas espécies mudam dentro de câmaras especialmente preparadas de solo ou seda, [38] e também podem se abrigar nelas durante o tempo chuvoso, e a maioria das espécies comem o exoesqueleto descartado após a muda. O estágio adulto, quando os indivíduos atingem a maturidade reprodutiva, geralmente é alcançado no estágio final da muda, que varia entre as espécies e ordens, embora algumas espécies continuem a mudar após a idade adulta. Além disso, algumas espécies alternam entre estágios reprodutivos e não reprodutivos após a maturidade, fenômeno conhecido como periodomorfose, no qual as estruturas reprodutivas regridem durante os estágios não reprodutivos. [34] Milípedes podem viver de um a dez anos, dependendo da espécie. [27]

            Habitat e distribuição Editar

            Milípedes ocorrem em todos os continentes, exceto na Antártica, e ocupam quase todos os habitats terrestres, indo até o norte até o Círculo Ártico na Islândia, Noruega e Rússia Central, e até o sul até a Província de Santa Cruz, Argentina. [39] [40] Normalmente habitantes do solo da floresta, eles vivem em serapilheira, madeira morta ou solo, com preferência por condições úmidas. Em zonas temperadas, os milípedes são mais abundantes em florestas decíduas úmidas e podem atingir densidades de mais de 1.000 indivíduos por metro quadrado. Outros habitats incluem florestas de coníferas, cavernas e ecossistemas alpinos. [23] [40] Milípedes deserticólicos, espécies que evoluíram para viver no deserto, como Orthoporus ornatus, podem mostrar adaptações como uma epicutícula cerosa e a capacidade de absorção de água do ar insaturado. [41] Algumas espécies podem sobreviver a enchentes de água doce e viver submersas por até 11 meses. [42] [43] Algumas espécies ocorrem perto da costa e podem sobreviver em condições um tanto salgadas. [34] [44]

            Editar Burrowing

            Os diplosegmentos de milípedes evoluíram em conjunto com seus hábitos de escavação, e quase todos os milípedes adotam um estilo de vida principalmente subterrâneo. Eles usam três métodos principais de escavação, escavação, cunha e perfuração. Membros das ordens Julida, Spirobolida e Spirostreptida abaixam a cabeça e invadem o substrato, sendo o collum a parte de seu exoesqueleto que abre o caminho. Milípedes de dorso plano na ordem Polydesmida tendem a inserir sua extremidade dianteira, como uma cunha, em uma fenda horizontal e, em seguida, alargar a fenda empurrando para cima com suas pernas, a paranota, neste caso, constituindo a superfície de elevação principal. Boring é usado por membros da ordem Polyzoniida. Estes têm segmentos menores na frente e outros cada vez maiores mais para trás; eles se impulsionam para a frente em uma fenda com suas pernas, o corpo em forma de cunha aumentando a lacuna à medida que avançam. Alguns centopéias adotaram um estilo de vida acima do solo e perderam o hábito de escavar. Isso pode ser porque eles são muito pequenos para ter força suficiente para cavar, ou porque eles são muito grandes para fazer o esforço valer a pena, ou em alguns casos porque eles se movem relativamente rápido (para um milípede) e são predadores ativos. [2]

            Edição de dieta

            A maioria dos milípedes são detritívoros e se alimentam de vegetação em decomposição, fezes ou matéria orgânica misturada ao solo. Eles muitas vezes desempenham papéis importantes na quebra e decomposição da serapilheira: as estimativas das taxas de consumo para espécies individuais variam de 1 a 11 por cento de toda a serapilheira, dependendo da espécie e região, e coletivamente os milípedes podem consumir quase toda a serapilheira em um região. A serapilheira é fragmentada no intestino do milípede e excretada como pelotas de fragmentos de folhas, algas, fungos e bactérias, o que facilita a decomposição pelos microrganismos. [32] Onde as populações de minhocas são baixas nas florestas tropicais, os milípedes desempenham um papel importante na facilitação da decomposição microbiana da serapilheira. [2] Alguns milípedes são herbívoros, alimentando-se de plantas vivas, e algumas espécies podem se tornar pragas graves para as lavouras. Milípedes da ordem Polyxenida se alimentam de algas da casca e Platydesmida se alimentam de fungos. [5] Algumas espécies são onívoras ou em Callipodida e Chordeumatida ocasionalmente carnívoras, [45] alimentando-se de insetos, centopéias, minhocas ou caracóis. [27] [46] Algumas espécies têm bocais perfurantes que lhes permitem sugar os sucos das plantas. [23]

            Predadores e parasitas Editar

            Os milípedes são predados por uma grande variedade de animais, incluindo vários répteis, anfíbios, pássaros, mamíferos e insetos. [5] Predadores mamíferos, como quatis e suricatos, rolam centopéias capturadas no solo para esgotar e esfregar suas secreções defensivas antes de consumir suas presas, [47] e acredita-se que certos sapos venenosos incorporam compostos tóxicos de centopéias em suas próprias defesas . [48] ​​Vários invertebrados têm comportamentos ou estruturas especializadas para se alimentar de centopéias, incluindo besouros vaga-lumes larvais, [49] Probolomyrmex formigas, [50] lesmas clamidradas, [51] e besouros de esterco predadores dos gêneros Sceliages e Deltochilum. [52] [53] Uma grande subfamília de insetos assassinos, os Ectrichodiinae com mais de 600 espécies, especializou-se na caça de centopéias. [54] Parasitas de milípedes incluem nematóides, moscas feomiiídeos e acantocéfalos. [5] Quase 30 espécies de fungos da ordem Laboulbeniales foram encontradas crescendo externamente em milípedes, mas algumas espécies podem ser comensais em vez de parasitas. [55]

            Mecanismos de defesa Editar

            Devido à sua falta de velocidade e sua incapacidade de morder ou picar, o mecanismo de defesa primário dos milípedes é se enrolar em uma espiral apertada - protegendo suas delicadas pernas dentro de um exoesqueleto blindado. [56]

            Muitas espécies também emitem várias secreções líquidas de odor fétido através de buracos microscópicos chamados ozóporos (as aberturas de "glândulas odoríferas" ou "repugnatórias"), ao longo das laterais de seus corpos como uma defesa secundária. Entre os muitos produtos químicos irritantes e tóxicos encontrados nessas secreções estão alcalóides, benzoquinonas, fenóis, terpenóides e cianeto de hidrogênio. [57] [58] Algumas dessas substâncias são cáusticas e podem queimar o exoesqueleto de formigas e outros predadores de insetos, e a pele e os olhos de predadores maiores. Primatas como macacos-prego e lêmures têm sido observados intencionalmente irritando milípedes a fim de esfregar os produtos químicos em si mesmos para repelir os mosquitos. [59] [60] [61] Alguns desses compostos defensivos também mostram atividade antifúngica. [62]

            Os milípedes eriçados (ordem Polyxenida) não têm um exoesqueleto blindado e glândulas odoríferas e, em vez disso, são cobertos por numerosas cerdas que em pelo menos uma espécie, Polyxenus fasciculatus, separar e enredar as formigas. [63]

            Outras interações entre espécies Editar

            Alguns milípedes formam relações mutualísticas com organismos de outras espécies, nas quais ambas as espécies se beneficiam da interação, ou relações comensais, nas quais apenas uma espécie se beneficia, enquanto a outra não é afetada. Várias espécies mantêm relações estreitas com formigas, relação conhecida como mirmecofilia, principalmente dentro da família Pyrgodesmidae (Polydesmida), que contém "mirmecófilos obrigatórios", espécies que só foram encontradas em colônias de formigas. Mais espécies são "mirmecófilos facultativos", estando não exclusivamente associadas a formigas, incluindo muitas espécies de Polyxenida que foram encontradas em ninhos de formigas ao redor do mundo. [64]

            Muitas espécies de milípedes têm relações comensais com ácaros das ordens Mesostigmata e Astigmata. Acredita-se que muitos desses ácaros sejam foréticos e não parasitários, o que significa que eles usam o hospedeiro milípede como meio de dispersão. [65] [66]

            Uma nova interação entre milípedes e musgos foi descrita em 2011, na qual indivíduos do recém-descoberto Psammodesmus bryophorus descobriu-se que havia até dez espécies vivendo em sua superfície dorsal, o que pode fornecer camuflagem para o milípede e maior dispersão para os musgos. [67] [68]

            Os milípedes geralmente têm pouco impacto no bem-estar econômico ou social humano, especialmente em comparação com os insetos, embora localmente possam ser um incômodo ou uma praga agrícola. Os milípedes não picam e suas secreções defensivas são em sua maioria inofensivas para os humanos - geralmente causando apenas uma pequena descoloração da pele - mas as secreções de algumas espécies tropicais podem causar dor, coceira, eritema local, edema, bolhas, eczema e, ocasionalmente, pele rachada . [69] [70] [71] [72] A exposição dos olhos a essas secreções causa irritação geral e efeitos potencialmente mais graves, como conjuntivite e ceratite. [73] Isso é chamado de queimadura de centopéia. Os primeiros socorros consistem em enxaguar bem a área com água, o tratamento posterior visa aliviar os efeitos locais.

            Alguns milípedes são considerados pragas domésticas, incluindo Xenobolus carnifex que pode infestar telhados de palha na Índia, [74] e Ommatoiulus moreleti, which periodically invades homes in Australia. Other species exhibit periodical swarming behaviour, which can result in home invasions, [75] crop damage, [76] and train delays when the tracks become slippery with the crushed remains of hundreds of millipedes. [32] [77] [78] Some millipedes can cause significant damage to crops: the spotted snake millipede (Blaniulus guttulatus) is a noted pest of sugar beets and other root crops, and as a result is one of the few millipedes with a common name. [34]

            Some of the larger millipedes in the orders Spirobolida, Spirostreptida, and Sphaerotheriida are popular as pets. [79] Some species commonly sold or kept include species of Archispirostreptus, Aphistogoniulus, Narceus, e Orthoporus. [80]

            Millipedes appear in folklore and traditional medicine around the world. Some cultures associate millipede activity with coming rains. [81] In Zambia, smashed millipede pulp is used to treat wounds, and the Bafia people of Cameroon use millipede juice to treat earache. [81] In certain Himalayan Bhotiya tribes, dry millipede smoke is used to treat haemorrhoids. [82] Native people in Malaysia use millipede secretions in poison-tipped arrows. [81] The secretions of Spirobolus bungii have been observed to inhibit division of human cancer cells. [83] The only recorded usage of millipedes as food by humans comes from the Bobo people of Burkina Faso in West Africa, who consume boiled, dried millipedes belonging to the families Gomphodesmidae and Spirostreptidae in tomato sauce. [84]

            Millipedes have also inspired and played roles in scientific research. In 1963, a walking vehicle with 36 legs was designed, said to have been inspired by a study of millipede locomotion. [85] Experimental robots have had the same inspiration, [86] [87] in particular when heavy loads are needed to be carried in tight areas involving turns and curves. [88] In biology, some authors have advocated millipedes as model organisms for the study of arthropod physiology and the developmental processes controlling the number and shape of body segments. [32]


            Resultados

            Filogenia

            Figure 2 shows the time-calibrated phylogenetic reconstruction obtained from complete Cytb sequences under a relaxed molecular clock. Our divergence time estimates are broadly consistent with dates inferred in other studies. However, divergence times within Mustelidae are uniformly older than those recovered in a recent study based on 22-kbp sequence data from 22 gene segments ( Koepfli et al., 2008). It is worth noting that a uniformly older or younger dating of internal nodes is not relevant for the reconstructions of ancestral values by weighted squared-change parsimony because the method uses the relative branch lengths. In spite of this, we manipulated node ages within Mustelidae to mirror the mean node ages reported by Koepfli et al. (2008) to determine whether these discrepancies affected our analyses. Results obtained using both trees were similar and, consequently, we report results from analyses using the tree with branch lengths derived from this study.

            Time-calibrated phylogeny of carnivoran species included in this study, based on Cytb sequence data and ten fossil calibration points. Species highlighted in grey tones are herbivores (see Table 1 and Appendices S1 and S2). Numbers of nodes refer to reconstructed shapes in subsequent morphometric analyses.

            Principal components analysis

            Mandible shape

            The PCA of the covariance matrix of the aligned coordinates for the 13 LMs describing mandible shape yielded 22 principal components (PCs). Among them, the first three account for 70% of the original variance. Consequently, we only present here these axes, as they provide a reasonable approximation for the total shape variation. Figure 3a shows the morphospace depicted with the scores of the species digitized on PCI and PCII. Figure 3c shows the morphospace that results from the species’ scores on PCI and PCIII.

            Principal components analysis derived from skull morphology. (a) Pairwise plot of the first two PCs derived from mandible analysis. (b) Pairwise plot depicted from the first two PCs obtained from cranial analysis. (c) Pairwise plot of PCI and PCIII derived from mandible analysis. (d) Pairwise plot of PCI and PCIII obtained from cranial analysis. (e) Mandible shape variation accounted for by PCI, PCII and PCIII. D, cranial shape variation accounted for by PCI, PCII and PCIII. For clarity of illustration, only those species that mainly consume animal or vegetal resources are identified. Ame, Ailuropoda melanoleuca Aif, Ailurus fulgens Bga, Bassaricyon gabbi Gul, Gulo gulo Hyl, Hydrurga leptonyx Mam, Martes americana Mvis, Mustela vison Nan, Nasua nasua Nar, Nasua narica Uma, Ursus maritimus Uur, Ursus ursinus.

            The first PC describes a shape gradient that goes from the stoutly built mandible of P. flavus, to the most slender jaws of Nasua (Fig. 3a, x-eixo). The jaws with negative scores on this axis are characterized by a deep mandibular ramus, a wide coronoid process and a long distance from the jaw condyle to the angular process. In addition, they have a comparatively short premolar tooth row and a small carnassial tooth (Fig. 3e). In contrast, those jaws that take positive scores show a shallow body with a narrow coronoid, a short distance between the condyle and the angular process, and well-developed premolars and carnassial teeth (Fig. 3e).

            The second PC accounts for the shape change from the mandibles of the giant panda (A. melanoleuca) and the red panda (A. fulgens) to the jaw of the leopard seal (Hydrurga leptonyx) (Fig. 3a, y-eixo). Mandibles with negatives scores on this axis have a high coronoid process and a deep posterior body. In contrast, those with positive scores have a small coronoid and short post-carnassial molars (Fig. 3e).

            The third PC explains the shape changes that take place from the mandibles of kinkajous (P. flavus) to those of spectacled bears (T. ornatus) (Fig. 3c, y-eixo). As a result, the jaws with negative scores on this axis are characterized by the presence of long post-carnassial molars, a concave mandibular ramus and a short distance from the jaw condyle to the angular process (Fig. 3e). In contrast, those jaws that take positive scores show short post-carnassial molars, a more stoutly built and horizontally positioned mandibular ramus and a longer distance from the jaw condyle to the angular process. In addition, they have a wide coronoid process (Fig. 3e).

            Cranial shape

            As in the case of the analysis for jaw shape, the PCA computed from cranial shape yielded 22 PCs. Again, the first three explained more than 70% of the original variance. For this reason, we only show here these axes, as they represent a considerable percentage of the total shape variation. Figure 3b shows the morphospace depicted with the scores of the species on PCI and PCII. Figure 3d shows the morphospace depicted from the scores of the species on PCI and PCIII.

            The first PC relates mainly with the morphological gradient between the long-snouted and shallow anterior crania of Nasua, and the short-snouted and deep anterior cranium of P. flavus (Fig. 3b, x-axis Fig. 3f). In addition, this component describes also the development of the premolar tooth row (Fig. 3f). Therefore, those crania with positive scores are brachycephalic, have deep snouts, their zygomatic arches and orbits are anteriorly oriented, and have short premolars and enlarged molars. Conversely, the crania that score negatively on this first axis are dolichocephalic and show a shallow snout, well-developed premolar teeth and short molars.

            The second PC accounts for the shape changes that take place from the crania of American minks (Mustela vison) to those of leopard seals (H. leptonyx) (Fig. 3b, y-eixo). More specifically, the crania with negatives scores on this axis are deep, have large nasals, low positioned orbits and a small post-glenoid process (Fig. 3f). In contrast, those with positive scores are shallower, have shorter nasals, orbits in an upper position and a well-developed post-glenoid process (Fig. 3f).

            The third PC accounts for the shape changes from the crania of M. vison, H. leptonyx e Ursus ursinus, among other species that score negatively, to those of A. melanoleuca e A. fulgens, which take extreme positive scores (Fig. 3d, y-eixo). The latter have stout, very deep and short neurocrania, well-developed zygomatic arches and extremely enlarged molar tooth rows (Fig. 3f). The opposite trend is represented by those crania that take extreme negative scores on this axis, as they are shallow, have a long neurocranium and a shortened molar tooth row (Fig. 3f).

            Ancestral skull shape reconstruction

            Phylomorphospaces are shown in Fig. 4 for both mandible and cranial shapes. The reconstructed shapes at the internal nodes of the phylogeny are depicted in Fig. 5.

            Patterns of skull shape evolution in caniform carnivorans. (a) Projection of the tree topology of Fig. 2 onto the morphospace depicted by the first two PCs derived from jaw morphology. (b) Projection of the phylogenetic tree of Fig. 2 onto the morphospace developed with PCI and PCII of cranial analysis. (c) Projection of the phylogenetic tree onto the morphospace depicted with PCI and PCIII derived from jaw analysis. (d) Projection of the phylogenetic tree onto the morphospace developed with PCI and PCIII of cranial analysis. Observe que canis lupus, used only for rooting the tree, has been omitted for clarity in both phylomorphospaces.

            Reconstruction of ancestral skull shapes. (a) Hypothetical ancestral states of mandible morphology. (b) Hypothetical ancestral states of cranial morphology. For clarity of illustration, only the reconstructed morphologies for the internal nodes of the most direct ancestors of the herbivorous carnivorans are shown. The shape configuration reconstructed for the root of the tree is depicted in grey tone and the shape configurations for each node are drawn in black.

            The skull shapes of the living herbivores plot in a separate and wider area than the one occupied by the shapes reconstructed for their respective ancestors (Fig. 4). This shows that skull shape leads to different morphological patterns in the living species (Fig. 5b). In general terms, these taxa follow different evolutionary paths for skull shape changes, which means that ancestry was a significant causal factor in shaping skull design. However, it is worth noting that the evolutionary trajectories of skull shape transformation reconstructed for the extant herbivores suggest some common morphological traits, which indicates also the presence of homoplasy. This is specially the case of those morphological aspects recovered from the first two PCs in the analysis of jaw shape (Fig. 4a) and from the first and third PCs for the crania (Fig. 4d). For example, compared to their ancestral states all these species develop in their mandibles a larger coronoid, a deeper mandibular corpus, a longer distance between the articular condyle and the angular process, and a larger lower molar tooth row (Fig. 5a). In addition, their crania tend to be more brachycephalic and deeper, have a more developed upper molar tooth row and show the orbits more anteriorly placed (Fig. 5b).

            Apart from these shared trends, there are also some minor differences in the patterns of mandible shape transformation among the living herbivores (Fig. 4a): for example, the jaws of Ailurus e Ailuropoda, which are both bamboo feeders, have a longer and narrower ascending ramus, whereas the mostly frugivorous Potos e Tremarctos show a wider and shorter ascending ramus (Fig. 5a). These patterns of change from the ancestral states to the living bamboo feeders and frugivores indicate that homoplasy was a significant causal factor for shaping jaw design. Also, it is worth noting that jaw morphology is more similar in both species of pandas than in their reconstructed ancestral shapes, at least in the case of the morphospace depicted from PCI and PCII (Fig. 4a Ame-Node2 and Aif-Node4). The case of Potos e Tremarctos is less evident, however, as the shapes reconstructed for ancestral forms are closer between them, even in the morphospace depicted from the first two PCs (Fig. 4a Pof-Node5 and Tor-Node3). Furthermore, both species score differently in the mandible morphospace, which most probably reflects that the spectacled bear is less derived morphologically than the kinkajou (the divergence time is only approximately 10 Ma ago for the former and > 25 Ma for the latter Fig. 2).

            The effects of size, phylogeny and diet on skull shape

            The multivariate regression of shape on log-transformed centroid size values was significant for both the mandible (P = 0.0239) and the cranium (P = 0.0001). The total amount of shape variation accounted for size differences was 10.2% in the case of the mandible and 18.6% in the cranium. However, independent contrast analyses showed no significant correlation between the contrast for size and shape in the mandible (P = 0.4483) and, to a lesser degree, also in the cranium (P = 0.0619). The total amount of shape variation accounted for by size differences not resulting from phylogeny was 3.8% in the case of the mandible and 10.4% in the cranium.

            The multivariate regression of shape on diet was statistically significant for both mandibles (P = 0.0136) and crania (P = 0.0156), with an amount of 10.7% of the shape variation of mandibles explained by differences of feeding behaviour and 11.1% in the case of crania. Similarly, the multivariate regression of the shape and diet contrasts was statistically significant in both the mandible (P = 0.0014) and the cranium (P = 0.0013), with 25.7% of the shape variation of the mandibles explained by differences of feeding behaviour and 23.7% in the case of crania. Therefore, the correlation between skull shape and diet remains significant after removing the phylogenetic relationships of the taxa under study.

            The permutation tests revealed a statistically significant phylogenetic signal present in the shape data for both mandibles (P = 0.0006) and crania (P & lt 0,0001). Our results therefore demonstrate that evolutionary allometry, phylogenetic legacy and feeding behaviour are strong causal factors for shaping skull design in arctoid carnivorans.


            Why Is Wombat Scat Shaped Like a Cube?

            Whether called poop, scat, No. 2 or another one of the bountiful euphemisms available, it all refers to the same thing for every animal. We eat, we digest, we defecate. Then, if you're human, you usually get it out of sight as quickly as possible. After all, who readily volunteers to change a baby's dirty diaper or scoop up the dog's doo-doo? Feces makes most of us uncomfortable, and perhaps that's a useful trait since it can pass along parasites and disease.

            But when you're out in the wild, you can learn a pile of information from a pile of animal droppings. Like a check-up list at the doctor's office, a thorough examination of scat can educate you about the health of the animal responsible for it and the ecosystem it lives in. First, the physical properties of the feces quickly indicate whether it came from a carnivore or herbivore. Generally, herbivorous fecal matter is more compact and geometric, like the rounded pellets made by deer and rabbits [source: McDougall]. The size is also proportional to the size of the animal that produced it, so those deer pellets will be smaller than what's produced by a moose.

            For animals, encountering scat gives them a quick rundown of the species, sex, age, health and sexual maturity of its source. This can prevent violent run-ins between competing animals and alert members of the same species that there are others in the area ready to mate. In predator-prey situations, the prey may leave multiple droppings in an area to throw the predator off its trail [source: McDougall]. However, for all the information excrement holds and the important role that it plays in maintaining equilibrium within ecosystems, except for a handful of exceptions, animals don't poop where they sleep.

            Knowledge of scat variations in animals comes in handy for hunters and wildlife experts as well. They can look at a mound of dung, analyze how fresh it is and what's in it and then identify the animal and eventually pinpoint its location. Even for the scat novice, one Australian mammal has a very recognizable fecal calling card. After digesting its food, the wombat leaves behind piles of cube-shaped pellets, resembling a set of pungent dice.

            Since we know that stool says a lot about an animal, what does the peculiar shape of wombat scat tell us?


            These Scientists Studied Which Animals Poop the Fastest

            The ancient Chinese practiced copromancy, the diagnosis of health based on the shape, size and texture of feces. So did the Egyptians, the Greeks and nearly every ancient culture. Even today, your doctor may ask when you last had a bowel movement&mdashand to describe it in exquisite detail.

            Sure, it&rsquos uncomfortable to talk about. But that&rsquos where science comes in, because what we don&rsquot like to discuss can still cause harm. Irritable bowel syndrome, inflammatory bowel disease, gastrointestinal infections and other poop-related ailments cost Americans billions of dollars annually.

            But as researchers, trying to stem these problems was not our main motivation for trying to figure out some of the physics of defecation. It was something else, much more sinister.

            When parenthood hits, it hits hard. One of us is a working dad who survived by learning a new set of skills, one of which was fecal analysis. Years of diaper changes and then potty training turned me from a poo-analysis novice to a wizened connoisseur. My life passes by in a series of images: hard feces pellets like peas to long feces like a smooth snake to a puddle of brown water.

            Unlike the ancients, we didn&rsquot believe that we could predict the future from children&rsquos stool. But we did think it was worth trying to understand where all these shapes come from. Having a laboratory to answer questions about the everyday world is one of the distinct pleasures of being a scientist.

            As fluid dynamicists, we joined forces with colorectal surgeon Daniel Chu, and two stalwart undergraduates, Candice Kaminski and Morgan LaMarca, who filmed defecation and hand-picked feces from 34 mammalian species at Zoo Atlanta in order to measure their density and viscosity.

            We learned that most elephants and other herbivores create &ldquofloaters&rdquo while most tigers and other carnivores create &ldquosinkers.&rdquo Inadvertently, we also ranked feces from most to least smelly, starting with tiger and rhino and going all the way to panda. The zoo&rsquos variety of animals provided us with a range of fecal sizes and shapes that served as independent pieces of evidence to validate our mathematical model of the duration of defecation.

            We also placed the feces in a device called a &ldquorheometer,&rdquo a precision blender that can measure the properties of liquid-like and solid-like materials such as chocolate and shampoo. Our lab shares two rheometers with Georgia Tech physicist Alberto Fernandez-Nieves. We have since categorized the rheometers as the &ldquoclean rheometer&rdquo and the &ldquoDavid Hu rheometer"&mdashwhich has seen its fair share of frog saliva, mucus and feces.

            What else did we learn? Bigger animals have longer feces. And bigger animals also defecate at higher speed. For instance, an elephant defecates at a speed of six centimeters per second, nearly six times as fast as a dog. The speed of defecation for humans is in between: two centimeters per second.

            Together, this meant that defecation duration is constant across many animal species&mdash around 12 seconds (plus or minus 7 seconds)&mdasheven though the volume varies greatly. Assuming a bell curve distribution, 66 percent of animals take between 5 and 19 seconds to defecate. It&rsquos a surprisingly small range, given that elephant feces have a volume of 20 liters, nearly a thousand times more than a dog&rsquos, at 10 milliliters. How can big animals defecate at such high speed?

            The answer, we found, was in the properties of an ultra-thin layer of mucus lining the walls of the large intestine. The mucus layer is as thin as human hair, so thin that we could measure it only by weighing feces as the mucus evaporated. Despite being thin, the mucus is very slippery, more than 100 times less viscous than feces.

            During defecation, feces moves like a solid plug. Therefore, in ideal conditions, the combined length and diameter of feces is simply determined by the shape of one&rsquos rectum and large intestine. One of the big findings of our study was that feces extend halfway up the length of the colon from the rectum.

            Putting the length of feces together with the properties of mucus, we now have a cohesive physics story for how defecation happens. Bigger animals have longer feces, but also thicker mucus, enabling them to achieve high speeds with the same pressure. Without this mucus layer, defecation might not be possible. Alterations in mucus can contribute to several ailments, including chronic constipation and even infections by bacteria such as C. difficile in the gastrointestinal tract.

            Beyond simply following our scientific curiosity, our measurements of feces have also had some practical applications. Our defecation data helped us design an adult diaper for astronauts. Astronauts want to stay in space suits for seven days, but are limited by their diapers. Taking advantage of the viscosity of feces, we designed a diaper that segregates the feces away from direct contact with skin. It was a semifinalist in the NASA Space Poop Challenge earlier this year.

            It just shows that physics and mathematics can be used everywhere, even in your toilet bowl.

            David Hu is an associate professor of mechanical engineering and biology and adjunct associate professor of physics at Georgia Institute of Technology. Patricia Yang is a Ph.D. student in mechanical engineering at Georgia Institute of Technology.

            Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.


            The secret to the speed

            What else did we learn? Bigger animals have longer feces. And bigger animals also defecate at higher speed. For instance, an elephant defecates at a speed of six centimeters per second, nearly six times as fast as a dog. The speed of defecation for humans is in between: two centimeters per second.

            The relationship between body mass M and defecation time. Symbols represent experimental measurements dashed line represents best fit to the data solid line represents the theoretical prediction. (Yang et al, DOI: 10.1039/C6SM02795D, CC BY-ND)

            Together, this meant that defecation duration is constant across many animal species – around 12 seconds (plus or minus 7 seconds) – even though the volume varies greatly. Assuming a bell curve distribution, 66 percent of animals take between 5 and 19 seconds to defecate. It’s a surprisingly small range, given that elephant feces have a volume of 20 liters, nearly a thousand times more than a dog’s, at 10 milliliters. How can big animals defecate at such high speed?

            Mucus on the surface of rat feces shines at t = 0 and evaporates in less than 30 seconds. (Yang et al, DOI: 10.1039/C6SM02795D, CC BY-ND)

            The answer, we found, was in the properties of an ultra-thin layer of mucus lining the walls of the large intestine. The mucus layer is as thin as human hair, so thin that we could measure it only by weighing feces as the mucus evaporated. Despite being thin, the mucus is very slippery, more than 100 times less viscous than feces.

            During defecation, feces moves like a solid plug. Therefore, in ideal conditions, the combined length and diameter of feces is simply determined by the shape of one’s rectum and large intestine. One of the big findings of our study was that feces extend halfway up the length of the colon from the rectum.


            Scientists finally figure out why wombat feces is cube-shaped

            By Matthew Rozsa
            Published January 30, 2021 10:00AM (EST)

            Wombat (Getty Images)

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            The bare-nosed wombat is famous for many things, from its adorable features to its taxonomical membership within the marsupials. Yet one lesser-known, bizarre detail about wombats is that they poop out cubes, literally. A wombat's feces is shaped like a six-sided cube, and they poop out almost 100 of the pellet-sized secretions every day, a fact that mystified scientists.

            A group of scientists from the Georgia Institute of Technology, the University of Tasmania and the Taronga Conservation Society published a study earlier this month in the scientific journal Soft Matter, which explains why wombat excrement is cube-shaped. To do this, they studied the intestines and muscles of various wombats, discovering two grooves in the intestines where the flesh is more elastic and regions of the muscle and tissue that varied in stiffness and thickness. Using this information, they created a two-dimensional mathematical model that helped them better understand how these areas of the wombat's gut move as the marsupial herbivore digests its food. Their research helped them learn that the fecal cubes are formed within the last 17 percent of the wombat's intestine and that "the corners arise from faster contraction in the stiff regions and relatively slower movement in the center of the soft regions."

            The scientists also have hypotheses as to why the wombats' poop has this shape.

            "Wombats are drought tolerant due to the dry conditions that they live," David Hu, a biomechanics researcher at the Georgia Institute of Technology and a co-author on the study, told Salon by email. "Their feces is 60 percent water where human feces is 80 percent water. This dryness permits the square shape to be maintained, particularly the edges."

            Hu also pointed out that there would be evolutionary advantages to the wombats' having cube-shaped bowel movements.

            "Wombats use feces for communication," Hu explained. "They defecate on top of rocks or stumps. If the feces were round, it would roll down these objects. Thus the flat faces and edges evolved."

            Hu also said that this knowledge can help (human) medicine, such as by helping detect colon cancer.

            "Colon cancer is associated with stiff walls of the colon," Hu told Salon. "We could start to correlate irregularities in feces shape with the presence of cancer. Ours might be the first paper to show that intestine material properties influence feces shape."

            He also speculated that their research could help with manufacturing. "We typically use sharp implements to cut cubes or use injection molding to form them by solidification," Hu said. "The wombat method involves multiple contractions of a cylinder wall with stiff and soft sections. It shows that material properties can influence shape. This might be used to mold valuable or fragile materials, maybe like stem cells or organoids."

            Finally, Hu told Salon that this information can help human beings take better care of wombats that are held in captivity, since wombats who live in zoos do not produce feces as cubic as their wild counterparts.

            "The closeness to a cube could be used to measure level of hydration in wombats in wild or captivity," Hu explained.

            Matthew Rozsa

            Matthew Rozsa is a staff writer for Salon. He holds an MA in History from Rutgers University-Newark and is ABD in his PhD program in History at Lehigh University. His work has appeared in Mic, Quartz and MSNBC.


            Animal poop identification.

            After a longer than anticipated delay, here are the answers to the circus animal poop identification challenge from back in August.

            While there are some handy flowcharts and poop identification picture on the web, I haven't yet found such a guide for African or Asian wildlife. Since many, if not most, of the high traffic circus animals are from those two continents, that leaves me with rationales for the pictured poop that are a little more hand-wave-y than I'd like. Animal poop experts who would like to give us more information about why these particular animals poop the way they do are cordially invited to hold forth in the comments!

            SAMPLE 1: Giraffe poop.

            Giraffes are herbivores (related to deer). When they poop, they let loose a bunch of little pellets that look almost like a rabbit made them.

            SAMPLE 2: Elephant poop.

            Elephants are herbivores and elephants are big. They are also working with digestive systems that only digest about 40% of the food they've taken in -- which means the other 60% exits the pachyderm as poop. Since elephants have to eat a lot of food to meet their nutritional needs, that 60% means some big elephant droppings.

            Zebras are relatives of horses. Like horses, they're herbivores. They graze on lots of different sorts of plant matter, depending on what's available.

            In the wild, I'm told, zebra poop is usually pretty grassy. In the circus, it may be less so.

            The tiger is a carnivore (and a big cat). These droppings are kind of pointed at one end, making it likely that they emerged from the butt of a feline.

            Camels, like zebras, are herbivores and ungulates. Since they live in conditions where water is often scarce, they have digestive systems that wring their food dry of almost all of its moisture. As a result, freshly emerged camel droppings are often dry enough that you can start a fire with them.

            Mais como isso

            While not an expert, I have hiked many miles in the Sierra Nevada to know that all poop (scat) is not created equal. The link you provided has an image of bear scat. That scat reveals the bear was feeding on insect larvae (yellow jackets and ants are popular food items) whereas a bear feeding on berries will have the seeds and color of those berries. Then there's the bears that got into a hiker's food cache and you'll see wrappers and other packaging.
            As you point out, scat is dependent on diet and digestive system. I run into quite a bit of mule scat on the trail, and it's easy to see if they have been grazing. The scat is dry and usually falls apart quickly. If the packer is feeding them grain, the scat is denser and darker with higher water content. The animals drink more to compensate for the lack of moisture in the food.
            The one that made me wonder for miles and miles was llama scat. It resembles rabbit scat in size but volume is much greater. I was completely baffled by it and the ground was to rocky to find tracks. When I finally overtook the woman leading her llamas, my questions were answered.

            i would like a free sample of your elephant shit for my new Pasta Recipe.

            hi! thereis some kind of poop in my front lawn and i am curious to see what of animal it came from. it looks kind of like a patty. i live in a preety populaued neighbor hood in geoggia. please respon asap.

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