Unul dintre cei mai impresionanți jucători ai naturii: Spring’s Tail

Printre minunile lumii naturale pe care puțini oameni le-au observat: coada de primăvară semiacvatică în mișcare.

Există aproximativ 9.000 de specii cunoscute de coada de arc – nevertebrate mici, asemănătoare puricilor – în întreaga lume. Mulți trăiesc în habitate întunecate și umede, dar pot fi găsite pe toate cele șapte continente; Unii chiar migrează pe zăpadă. Artropodele cutreierau Pământul aruncându-și corpurile în aer, uneori învârtindu-se de 500 de ori pe secundă, precum artiștii de circ care împușcă din canoane de sine stătătoare. Mult noroc aruncând o privire la spectacolul cu hamac – cele mai multe codițe sunt „la fel de mici ca un grăunte de nisip”, a spus Victor Ortega Jimenez, cercetător în biomecanică la Universitatea din Maine, care studiază creaturile.

Acum, o serie de videoclipuri cu mișcare lentă mărite cu aceste salturi cu octan ridicat, publicate de Dr. Ortega Jimenez și colegii de la articol Publicat luni în Proceedings of the National Academy of Sciences, dezvăluie un element de control fizic redus, care este aproape agil. Imaginile ajută la o explicație detaliată a modului în care arcul de coadă sare prin aer și ajunge în picioare aproape de fiecare dată când aterizează.

Dr. Ortega Jiménez a spus că dominația cozii pulsatoare provine în mare parte din trăsătura lor cea mai distinctivă și misterioasă, coloforul, un tub care iese din stomacul lor. Acest tub interacționează în diferite moduri cu forțele care înconjoară animalele: tracțiune, tensiune superficială, gravitație. „Ei profită de apă și de aer”, a spus dr. Ortega Jimenez.

Coada pulsatorie nu este insectă, deși a fost mult timp clasificată ca atare datorită celor șase picioare, corpurilor segmentate și antenelor. Din cauza gurii lor, care s-au retras în interiorul capului, ei alcătuiesc acum majoritatea unei clase taxonomice diferite: entognatha.

Din punct de vedere taxonomic, coada se numește Collembola, denumire dată de John Lubbock, un poliglot englez din secolul al XIX-lea și începutul secolului al XX-lea. Cuvântul provine din cuvintele grecești care înseamnă „clei” și „cuiță”. Lubbock a ales numele după comportamentul pe care l-a observat după ce le-a răsucit un arc pe spate și le-a zburat o bucată de sticlă peste stomac. Animalele ajungeau la cochilie cu picioarele, în timp ce emiteau lichid de pe marginile marginilor lor și îl împingeau spre suprafață. Acest interlocutor, Lubbock A scris„Fără îndoială, oferă o șansă mai bună.”

Alți savanți au contestat ulterior această interpretare a funcției colofor. În secolul al XX-lea, cea mai acceptată explicație funcțională pentru colofori – singura parte a corpului cozii unui izvor care atrage apa – a fost la fel O modalitate de a absorbi nutrienții. Alte utilizări au fost sugerate în secolul XXI: poate fi Instrument de autocuratare sau o modalitate de a Desenează un salt de coadă de primăvară.

Dr. Ortega Jimenez, ale cărui cercetări se concentrează asupra modului în care se mișcă animalele, s-a interesat de un surplus atunci când le-a văzut sărind lângă un pârâu. Pe când se credea că animalele nu se pot orienta decât într-o direcție și apoi Răsturnând sălbatic în aerCând artropodele au sărit de pe mal în apă și înapoi, dr. Ortega Jimenez a observat că păreau să fi aterizat exact de unde au început. A face acest lucru necesită un fel de control pe parcursul întregului salt.

Înapoi în laborator, Dr. Ortega Jimenez a început să filmeze Springtails în zbor și a proiectat un mic tunel de vânt pentru a vedea cum animalele se descurcă în diferite condiții meteorologice. El a descoperit că coloforul cozii de primăvară a fost implicat în toate părțile săriturii.

În timpul decolării, când coada izvoarelor a lovit o fracula asemănătoare unei cozi din apă, coloforii au luat o picătură de apă. Când animalele se învârteau în aer, își îndoiau trupurile într-o formă de U, ceea ce le încetinește rotirea și în cele din urmă le permitea să zboare drept prin aer, ca niște mici supereroi.

Când au fost răsturnate cu susul în jos într-un tunel de vânt, izvoarele din coadă cu picături de apă pe carcasa lor au putut să se răstoarne în mai puțin de 20 de milisecunde, mai repede decât orice animal înregistrat anterior. Cufarele au ieșit, coada pulsatorie a coborât, iar coloforul de apă i-a dat o bază mai fermă și o aderență lipicioasă la suprafață.

„Făceau parașutism și aterizau în picioare”, a spus dr. Ortega Jimenez.

Folosind modele matematice, cercetătorii au descoperit că izvoarele de coadă care aveau picături de apă pe carcasele lor au fluctuat mult mai puțin atunci când au aterizat decât coada izvoarelor uscate. Ele pot ajunge pe picioare în jumătate din timp. Deși coloforii probabil au alte funcții, rolul său în sărituri – în timpul decolării, zborului și aterizării – pare crucial, a spus Saad Bahla, cercetător în biomecanică la Georgia Institute of Technology, care a lucrat și la cercetare. „Pentru mine, aceasta este caracteristica cool aici”, a spus el.

Dr. Bhamla a ajutat la introducerea roboticii, care a proiectat un robot cu coadă bazat pe arc, care se poate corecta în aer și se poate ateriza în picioare în 75 la sută din timp. El a spus că acest tip de control nu a fost bine studiat în robotică, care se concentrează adesea pe decolare. A construi o mașină care poate ateriza constant pe picioare înseamnă a construi o mașină care poate fi gata să sară mai repede. Pentru că, dacă pot controla saltul, pot continua să o facă din nou și din nou”, a spus dr. Bhamla. — Asta e mai interesant.

Dr. Ortega Jimenez a spus că acest lucru ar putea oferi, de asemenea, o explicație evolutivă pentru hameiul din coada de primăvară. În timp ce există multe speculații în acest moment și „evoluția acestor fiare săritoare este un mister”, recuperarea rapidă din salt îi permite primăverii să scape mai bine de prădători. „Pregătirea este esențială pentru supraviețuire”, a spus dr. Ortega Jimenez.

Cercetătorii au fost surprinși să găsească atât de mult control la animale atât de mici. Dar dinamica la scară mică este adesea contra-intuitivă și chiar și caracteristicile de bază sunt ușor trecute cu vederea. Puțină apă pe stomac poate schimba totul.

„În ceea ce privește designul, este foarte simplu”, a spus dr. Bhamla. „El spune: „De ce nu m-am gândit la asta?”” „