Један од најимпресивнијих играча природе: Пролећни реп

Међу чудима природног света које је мало људи приметило: покретни полуводени реп.

Широм света постоји око 9.000 познатих врста репа – малих бескичмењака налик бувама. Многи живе у мрачним и влажним стаништима, али се могу наћи на свих седам континената; Неки чак мигрирају по снегу. Зглавкари су лутали Земљом бацајући своја тела у ваздух, понекад се окрећући 500 пута у секунди, попут циркуских извођача који пуцају из слободно стојећих топа. Срећно гледајући изложбу висећих мрежа – већина репова је „мала као зрно песка“, рекао је Виктор Ортега Хименез, истраживач биомеханике Универзитета Мејн који проучава створења.

Сада, серија зумираних успорених видео снимака ових високооктанских скокова, коју су објавили др Ортега Хименез и колеге из чланак Објављено у понедељак у Зборнику Националне академије наука, открива елемент мале физичке контроле који је готово окретан. Визуелни прикази помажу у детаљном објашњењу како репна опруга скаче кроз ваздух и завршава на ногама скоро сваки пут када слете.

Др Ортега Хименез је рекао да је доминација пулсирајућег репа у великој мери последица њихове најизразитије и најмистериозније карактеристике, колофора, цеви која излази из њихових стомака. Ова цев реагује на различите начине са силама које окружују животиње: отпор, површински напон, гравитација. „Искоришћавају воду и ваздух“, рекао је др Ортега Хименез.

Пулсирајући реп није инсект, иако је дуго класификован као такав због својих шест ногу, сегментираних тела и антена. Због својих уста, која су се увукла у главу, сада чине већину различите таксономске класе: ентогнатха.

Таксономски, пролећни реп се зове Цоллембола, ознаку коју му је дао Џон Лубок, енглески полиглота из 19. и раног 20. века. Реч потиче од грчких речи које значе „лепак“ и „квачица“. Луббоцк је име изабрао по понашању које је приметио након што им је окренуо опругу на леђима и прелетео комад стакла преко њихових стомака. Животиње би ногама стизале до шкољке док би истовремено испуштале течност са ивица својих ивица и гурале је према површини. Овај испитивач, Луббоцк Написао„Без сумње, даје бољу шансу.“

Други научници су касније оспорили ово тумачење функције колофора. У двадесетом веку, најприхваћеније функционално објашњење за колофоре – једини део тела изворског репа који привлачи воду – било је као Начин да се апсорбују хранљиве материје. У двадесет првом веку су предложене друге употребе: може бити Алат за самочишћење или начин да Црта пролећни скок репа.

Др Ортега Хименез, чије се истраживање фокусира на кретање животиња, заинтересовао се за репни опруг када их је видео како скачу у близини потока. Док се веровало да се животиње могу само оријентисати у правцу и онда Дивље се окреће у ваздухуКада су зглавкари скочили са обале у воду и назад, др Ортега Хименез је приметио да изгледа да су слетели тачно тамо где су почели. За то је потребна нека врста контроле током целог скока.

Вративши се у лабораторију, др Ортега Хименез је почео да снима Спрингтаилс у лету и дизајнирао је мали аеротунел да види како се животиње носе са различитим временским условима. Открио је да је колофор пролећног репа укључен у све делове скока.

Приликом полетања, када је реп извора ударио у удубљење налик репу из воде, колофори су покупили кап воде. Када су се животиње вртеле у ваздуху, савијале би своја тела у облику слова У, што је успоравало њихово окретање и на крају им омогућавало да лете право кроз ваздух, попут малих суперхероја.

Када су се окренули наопачке док су били у аеротунелу, репне опруге са капљицама воде на кућишту могле су да се преокрену за мање од 20 милисекунди, брже од било које животиње раније забележене. Шкриње су изашле, пулсирајући реп се спустио, а водени колофор му је дао чвршћу основу и лепљиво приањање на површину.

„Скакали су падобранством и слетали на ноге“, рекао је др Ортега Хименез.

Користећи математичке моделе, истраживачи су открили да су репне опруге које су имале капљице воде на кућишту знатно мање флуктуирале када су слетеле од репа сувих извора. Они могу завршити на ногама за пола времена. Иако колофори вероватно имају и друге функције, чини се да је њихова улога у скакању – током полетања, лета и слетања – кључна, рекао је Саад Бахла, истраживач биомеханике на Технолошком институту Џорџије који је такође радио на истраживању. „То је, за мене, кул карактеристика овде“, рекао је.

Др Бхамла је помогао у довођењу роботике, који је дизајнирао репног робота заснованог на опругама који се може исправити у ваздуху и слетети на ноге у 75 процената времена. Он је рекао да ова врста контроле није добро проучена у роботици, која се често фокусира на полетање. Изградити машину која може стално да стоји на ногама значи изградити машину која може бити спремна за скок раније. Јер ако могу да контролишу скок, могу то да раде изнова и изнова“, рекао је др Бхамла. „То је интересантније.“

Др Ортега Хименез је рекао да би ово такође могло да пружи еволуционо објашњење за пролећни реп. Иако у овом тренутку има много нагађања и „еволуција ових скакаћих звери је мистерија“, брз опоравак од скока омогућава пролећу да боље побегне од предатора. „Припрема је од суштинског значаја за опстанак“, рекао је др Ортега Хименез.

Истраживачи су били изненађени када су пронашли толико контроле код тако малих животиња. Али динамика на малим размерама је често контраинтуитивна, па чак и основне карактеристике се лако превиде. Мало воде на стомаку може променити све.

„Што се тиче дизајна, веома је једноставно“, рекао је др Бхамла. „Он је као, ‘Зашто се нисам сетио овога?'“ „