Naukowcy szczegółowo opisali mechanikę skoków kulistych skoczogonków, małych sześcionogów, które wykonują szybkie, obrotowe salta w tył, aby uniknąć drapieżników.
Korzystając z szybkich kamer, uchwycili te skoki, pokazując, w jaki sposób skoczogony korzystają ze specjalnego wyrostka, aby osiągać niezwykłe prędkości i wysokości, znacznie przekraczające długość ich własnego ciała.
Przesuń się, Sonic. W mieście pojawił się nowy mistrz skoków wirowych – skoczogonek kulisty (Dicyrtomina minuta). Ten drobny sześcionóg wzbija się w tył i w mgnieniu oka obraca się do ponad 60-krotności wysokości ciała, a nowe badania po raz pierwszy przedstawiają dogłębne spojrzenie na jego umiejętności skokowe.
Skoczogonki kuliste są maleńkie, zwykle mają tylko kilka milimetrów długości ciała. Nie latają, nie gryzą ani nie żądlą. Ale potrafią skakać. Tak naprawdę skakanie to ich podstawowy (i jedyny) sposób na uniknięcie drapieżników. I są w tym wybitni – gołym okiem wydaje się, że po wystartowaniu znikają całkowicie.
Mechanika miniaturowego akrobaty
„Kiedy skaczą kuliste skoczogonki, nie tylko podskakują w górę i w dół, ale także skaczą w powietrzu – jest to skok najbliższy skokowi Sonic the Hedgehog w prawdziwym życiu” – mówi Adrian Smith, adiunkt biologii na Uniwersytecie Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej oraz kierownik laboratorium badań biologii ewolucyjnej i zachowania w Muzeum Nauk Przyrodniczych Karoliny Północnej. „Dlatego oczywiście chciałem zobaczyć, jak oni to robią”.
Znalezienie kulistych skoczogonków było dość łatwe – są wszędzie wokół nas. Te uwzględnione w tym badaniu są zwykle niedostępne od grudnia do marca. Smith „rekrutował” swoje obiekty badawcze, przesiewając śmieci z własnego podwórka. Jednak dalsza część okazała się najbardziej wymagająca.
Kuliste skoczogonki uchwycone podczas filmowania z szybkością 10 863 klatek na sekundę. Źródło: Adrian Smith
Szybkie ujęcia ujawniają oszałamiającą zwinność
„Skoczogonki kuliste skaczą tak szybko, że nie można ich zobaczyć w czasie rzeczywistym” – mówi Smith. „Jeśli spróbujesz sfilmować skok zwykłą kamerą, skoczogonek pojawi się w jednej klatce, a następnie zniknie. Kiedy przyjrzysz się uważnie zdjęciu, zobaczysz słabe smugi pary pozostawione w miejscu, w którym przeleciało przez jedną klatkę.
Smith rozwiązał ten problem, używając kamer wykonujących 40 000 klatek na sekundę. Namawiał skoczogonki do podskakiwania, oświetlając je światłem lub lekko szturchając pędzlem artystycznym. Następnie przyjrzał się, jak wystartowali, jak szybko i daleko przelecieli oraz jak wylądowali. Film objaśniający te badania można znaleźć tutaj:
Skoczogonki kuliste nie używają nóg do skakania. Zamiast tego mają wyrostek zwany furką, który składa się pod brzuchem i ma małą, rozwidloną strukturę na końcu. Kiedy skoczogonki podskakują, furca przewraca się w dół, a rozwidlony koniec uderza w ziemię, wyrzucając je w serię niesamowicie szybkich salt w tył.
Rekordowe prędkości obrotowe
Co rozumiemy przez szalenie szybko?
„Wystarczy zaledwie jedna tysięczna sekundy, aby odbić się od ziemi i osiągnąć maksymalną prędkość 368 obrotów na sekundę” – mówi Smith. „Przyspieszają swoje ciała do skoku z mniej więcej taką samą prędkością jak pchła, ale dodatkowo wirują. Żadne inne zwierzę na ziemi nie wykonuje salta w tył szybciej niż skoczogon kulisty.
Skoczogonki były również w stanie wystrzelić w powietrze na wysokość ponad 60 milimetrów – czyli ponad 60 razy więcej niż ich własna wysokość. I w większości przypadków cofnęli się.
„Mogą pochylić się do skoku i odchylić się nieco na bok, ale podczas startu z płaskiej powierzchni poruszają się głównie w górę i do tyłu, nigdy do przodu” – mówi Jacob Harrison, doktorant w Georgia Institute of Technology i współautor artykułu. „Ich niezdolność do skakania do przodu była dla nas wskazówką, że skakanie jest przede wszystkim sposobem na ucieczkę przed niebezpieczeństwem, a nie formą ogólnego poruszania się”.
Implikacje i obserwacje w badaniach Springtail
Lądowanie stwierdzono w dwóch stylach: niekontrolowanym i zakotwiczonym. Skoczogony kuliste rzeczywiście mają lepką rozwidloną rurkę, którą mogą wywinąć – lub wypchnąć ze swoich ciał – aby złapać się powierzchni lub zatrzymać pęd, ale Smith zauważył, że podskakiwanie i przewracanie się do zatrzymania było tak samo powszechne, jak lądowanie na kotwicy.
„Po raz pierwszy ktoś dokonał pełnego opisu parametrów skokowych skoczogona kulistego, a to, co robią, jest niemal niemożliwie spektakularne” – mówi Smith. „To świetny przykład tego, jak możemy znaleźć niesamowite i w dużej mierze nieopisane organizmy żyjące wokół nas”.
Praca ukazuje się w czasopiśmie naukowym Integracyjna biologia organizmów.
Odniesienie: „Skakanie i zachowanie skoczogonka kulistego Dicyrtomina minuta” 29 sierpnia 2024 r., Integracyjna biologia organizmów.
DOI: 10.1093/iob/obae029
Autorzy: Adrian Smith, Uniwersytet Stanowy Karoliny Północnej i Muzeum Nauk Przyrodniczych Karoliny Północnej; Jacob Harrison z Georgia Institute of Technology.
