A természet egyik leglenyűgözőbb szereplője: Spring’s Tail

A természeti világ azon csodái közé tartozik, amelyeket kevesen vettek észre: a mozgó félig vízi rugófarkú.

Körülbelül 9000 tavaszi farokfaj – kicsi, bolhaszerű gerinctelen – ismert a világon. Sokan sötét és nedves élőhelyeken élnek, de mind a hét kontinensen megtalálhatók; Néhányan még havon is vándorolnak. Az ízeltlábúak úgy vándoroltak a Földön, hogy testüket a levegőben repítették, néha másodpercenként 500-szor megpördültek, mint a cirkuszi előadók, akik szabadon álló kanonokból lövöldöznek. Sok sikert a függőágybemutatóhoz – a legtöbb rugófarkú „olyan kicsi, mint egy homokszem” – mondta Victor Ortega Jimenez, a Maine-i Egyetem biomechanikai kutatója, aki a lényeket tanulmányozza.

Most egy sorozat nagyított lassított videót ezekről a magas oktánszámú ugrásokról, Dr. Ortega Jimenez és munkatársai cikk Hétfőn jelent meg a Proceedings of the National Academy of Sciences folyóiratban, és feltárja a csekély fizikai kontroll elemét, amely szinte mozgékony. A látvány segít részletesen elmagyarázni, hogyan ugrik át a farokrugó a levegőben, és szinte minden leszálláskor a lábukon végez.

Dr. Ortega Jiménez elmondta, hogy a pulzáló farok dominanciája nagyrészt a legjellegzetesebb és legtitokzatosabb tulajdonságuknak, a kolofornak, a gyomrukból kilépő csőnek köszönhető. Ez a cső különböző módon kölcsönhatásba lép az állatokat körülvevő erőkkel: ellenállással, felületi feszültséggel, gravitációval. „Kihasználják a vizet és a levegőt” – mondta Dr. Ortega Jimenez.

A pulzáló farok nem rovar, bár hat lába, tagolt teste és antennái miatt régóta ilyennek minősítették. A fejükbe behúzott szájuk miatt ma egy másik rendszertani osztály többségét alkotják: az entognatha.

Taxonómiailag a rugófarkút Collembola-nak hívják, amelyet John Lubbock, a 19. század és a 20. század elején élt angol poliglott adott neki. A szó a görög szavakból származik, jelentése „ragasztó” és „csap”. Lubbock a nevet abból a viselkedésből választotta, amit megfigyelt, miután egy rugót a hátukra fordított, és egy üvegdarabot repített a gyomrukra. Az állatok a lábukkal elérték a kagylót, miközben a szélük széléről folyadékot bocsátottak ki, és a felszín felé nyomták azt. Ez a kérdező, Lubbock Írt„Kétségtelenül jobb esélyt ad.”

Más tudósok később vitatták a kolofor funkció ezen értelmezését. A huszadik században a legelfogadottabb funkcionális magyarázat a koloforokra – a forrás farkának egyetlen olyan része, amely vonzza a vizet – a következő volt. A tápanyagok felszívódásának módja. A huszonegyedik században más felhasználási módokat is javasoltak: lehet Öntisztító eszköz vagy módja annak Rugós farokugrást rajzol.

Dr. Ortega Jimenez, akinek kutatása az állatok mozgásával foglalkozik, akkor kezdett érdeklődni a farokrugók iránt, amikor meglátta őket egy patak közelében ugrálni. Míg azt hitték, hogy az állatok csak egy irányba és akkor tudnak tájékozódni Vadul ugrál a levegőbenAmikor az ízeltlábúak a partról a vízbe és visszaugrottak, Dr. Ortega Jimenez észrevette, hogy úgy tűnik, pontosan ott szálltak le, ahol elkezdték. Ehhez a teljes ugrás során némi kontrollra van szükség.

A laborban Dr. Ortega Jimenez elkezdte a Springtails repülés közbeni filmezését, és egy kis szélcsatornát tervezett, hogy megnézze, hogyan kezelik az állatok a különböző időjárási viszonyokat. Megállapította, hogy a rugós farok kolofor az ugrás minden részében részt vett.

Felszállás közben, amikor a források farka egy farokszerű frakulát talált el a vízből, a koloforok felszívtak egy csepp vizet. Amikor az állatok a levegőben forogtak, U-alakba hajlították a testüket, ami lelassította a forgásukat, és végül lehetővé tette számukra, hogy kis szuperhősökként egyenesen átrepüljenek a levegőben.

Amikor a szélcsatornában fejjel lefelé fordították, a burkolatukon vízcseppeket tartalmazó farokrugók kevesebb, mint 20 ezredmásodperc alatt képesek voltak átfordítani magukat, gyorsabban, mint bármely korábban feljegyzett állat. A ládák előkerültek, a pulzáló farok leereszkedett, a vízkolofor szilárdabb alapot és ragacsos tapadást adott a felülethez.

„Ejtőernyős ugrás volt, és a lábukon landoltak” – mondta Dr. Ortega Jimenez.

Matematikai modellek segítségével a kutatók azt találták, hogy azok a farokrugók, amelyek burkolatán vízcseppek voltak, sokkal kevésbé ingadoztak leszálláskor, mint a száraz rugók farka. Feleannyi idő alatt talpra tudnak kerülni. Bár a koloforoknak valószínűleg más funkciói is vannak, az ugrásban – felszállás, repülés és leszállás során – játszott szerepük kulcsfontosságúnak tűnik – mondta Saad Bahla, a Georgia Institute of Technology biomechanikai kutatója, aki szintén a kutatáson dolgozott. „Számomra ez a nagyszerű tulajdonság itt” – mondta.

Dr. Bhamla segített behozni a robotikát, aki egy rugós alapú farokrobotot tervezett, amely képes korrigálni magát a levegőben, és az esetek 75 százalékában lábra száll. Azt mondta, hogy ezt a fajta vezérlést nem vizsgálták jól a robotikában, amely gyakran a felszállásra összpontosít. Olyan gépet építeni, amely folyamatosan lábon tud szállni, azt jelenti, hogy olyan gépet kell készíteni, amely hamarabb készen áll az ugrásra. Mert ha tudják irányítani az ugrást, újra és újra megtehetik” – mondta Dr. Bhamla. – Ez érdekesebb.

Dr. Ortega Jimenez szerint ez evolúciós magyarázatot is adhat a tavaszi farokkomlóra. Noha ezen a ponton sok a találgatás, és „az ugráló állatok fejlődése rejtély”, az ugrás utáni gyors felépülés lehetővé teszi a springer számára, hogy jobban meneküljön a ragadozók elől. „A felkészülés elengedhetetlen a túléléshez” – mondta Dr. Ortega Jimenez.

A kutatókat meglepte, hogy ilyen kis állatokon ennyi kontrollt találtak. De a dinamika kis léptékben gyakran ellentmond az intuitívnak, és még az alapvető funkciókat is könnyen figyelmen kívül hagyjuk. Egy kis víz a gyomorban mindent megváltoztathat.

„A tervezés szempontjából nagyon egyszerű” – mondta Dr. Bhamla. – Azt mondja, miért nem jutott eszembe? „