Doğanın en etkileyici oyuncularından biri: Spring’s Tail

Çok az insanın fark ettiği doğal dünyanın harikaları arasında: hareketli yarı suda yaşayan yay kuyruğu.

Dünya çapında bilinen yaklaşık 9.000 bahar kuyruğu türü – küçük, pire benzeri omurgasızlar – vardır. Birçoğu karanlık ve nemli habitatlarda yaşar, ancak yedi kıtanın hepsinde bulunabilirler; Hatta bazıları karda göç eder. Eklembacaklılar, vücutlarını havaya fırlatarak, bazen de serbest duran toplardan ateş eden sirk sanatçıları gibi saniyede 500 kez dönerek Dünya’yı dolaştılar. Maine Üniversitesi’nden yaratıkları inceleyen biyomekanik araştırmacısı Victor Ortega Jimenez, hamak şovuna bir göz atarken iyi şanslar – çoğu bahar kuyruğu “bir kum tanesi kadar küçüktür” dedi.

Şimdi, Dr. Ortega Jimenez ve meslektaşları tarafından yayınlanan bu yüksek oktanlı sıçramaların bir dizi yakınlaştırılmış ağır çekim videosu. makale Pazartesi günü Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayınlanan bu kitap, neredeyse çevik olan küçük bir fiziksel kontrol unsurunu ortaya koyuyor. Görseller, kuyruk yayının nasıl havada sıçradığını ve neredeyse her inişte ayağa kalktığını ayrıntılı bir şekilde açıklamaya yardımcı oluyor.

Ortega Jiménez, titreşen kuyruğun baskınlığının büyük ölçüde en ayırt edici ve gizemli özelliklerinden, midelerinden çıkan bir tüp olan kolofordan geldiğini söyledi. Bu tüp, hayvanları çevreleyen kuvvetlerle farklı şekillerde etkileşime girer: sürükleme, yüzey gerilimi, yerçekimi. Dr. Ortega Jimenez, “Sudan ve havadan yararlanıyorlar” dedi.

Titreşen kuyruk, altı bacağı, parçalı gövdeleri ve antenleri nedeniyle uzun zamandır böyle sınıflandırılmış olmasına rağmen böcek değildir. Kafalarının içine çekilmiş ağızları nedeniyle, artık farklı bir taksonomik sınıfın çoğunluğunu oluşturuyorlar: entognatha.

Taksonomik olarak, bahar kuyruğuna 19. ve 20. yüzyılın başlarında bir İngiliz çok dilli olan John Lubbock tarafından verilen bir atama olan Collembola denir. Sözcük, “tutkal” ve “peg” anlamına gelen Yunanca kelimelerden gelir. Lubbock, adını sırtlarında bir yayı çevirip midelerinin üzerinde bir cam parçası uçurduktan sonra gözlemlediği davranıştan seçti. Hayvanlar kabuğa bacaklarıyla ulaşırken aynı zamanda kenarlarının kenarlarından sıvı yayar ve onu yüzeye doğru iterdi. Bu sorgulayıcı, Lubbock yazdı“Kuşkusuz, daha iyi bir şans veriyor.”

Diğer bilim adamları daha sonra kolofor işlevinin bu yorumuna itiraz ettiler. Yirminci yüzyılda, bir pınarın gövdesinin suyu çeken tek parçası olan koloforlar için en çok kabul gören işlevsel açıklama şuydu: Besinleri emmenin bir yolu. Yirmi birinci yüzyılda başka kullanımlar önerilmiştir: Kendi kendini temizleme aracı ya da bir yol Bir yay kuyruğu sıçraması çizer.

Araştırmaları hayvanların nasıl hareket ettiğine odaklanan Dr. Ortega Jimenez, onların bir dere kenarına atladıklarını görünce bir kuyruk yayı ile ilgilenmeye başladı. Oysa hayvanların kendilerini ancak bir yöne doğru yönlendirebileceklerine ve daha sonra Havada çılgınca sallanıyorEklembacaklılar kıyıdan suya atlayıp geri döndüklerinde, Dr. Ortega Jimenez onların tam olarak başladıkları yere indiklerini fark etti. Bunu yapmak, tüm atlama boyunca bir tür kontrol gerektirir.

Laboratuara geri döndüğünde, Dr. Ortega Jimenez, Springtails’i uçuş halinde çekmeye başladı ve hayvanların farklı hava koşullarıyla nasıl başa çıktığını görmek için küçük bir rüzgar tüneli tasarladı. Yaylı kuyruk koloforunun sıçramanın tüm bölümlerinde yer aldığını buldu.

Kalkış sırasında, yayların kuyruğu sudan kuyruğa benzer bir parçaya çarptığında, koloforlar bir damla su aldı. Hayvanlar havada dönerken vücutlarını U şeklinde bükerlerdi, bu da dönüşlerini yavaşlatır ve sonunda küçük süper kahramanlar gibi havada uçmalarına izin verirdi.

Bir rüzgar tünelinde ters çevrildiğinde, gövdesinde su damlacıkları bulunan kuyruk yayları, daha önce kaydedilen herhangi bir hayvandan daha hızlı bir şekilde, 20 milisaniyeden daha kısa sürede kendilerini çevirebildiler. Göğüsler dışarı çıktı, titreşen kuyruk aşağı indi ve su rengi ona daha sıkı bir taban ve yüzeye yapışkan bir yapışma verdi.

Dr. Ortega Jimenez, “Uçaktan hava dalışı yapıyorlardı ve ayakları üzerinde iniyorlardı” dedi.

Araştırmacılar, matematiksel modelleri kullanarak, gövdelerinde su damlacıkları bulunan kuyruk yaylarının, indiklerinde kuru yayların kuyruğundan çok daha az dalgalandığını buldular. Zamanın yarısında ayağa kalkabilirler. Georgia Institute of Technology’de biyomekanik araştırmacısı ve araştırma üzerinde çalışan Saad Bahla, koloforların muhtemelen başka işlevleri olsa da, kalkış, uçuş ve iniş sırasında atlamadaki rolünün çok önemli göründüğünü söyledi. “Bana göre buradaki harika özellik bu” dedi.

Dr. Bhamla, havada kendini düzeltebilen ve zamanın yüzde 75’inde ayakları üzerine inebilen yay tabanlı bir kuyruk robotu tasarlayan robotiğin getirilmesine yardımcı oldu. Bu tür bir kontrolün, genellikle kalkışa odaklanan robotikte iyi çalışılmadığını söyledi. Sürekli kendi ayakları üzerinde durabilen bir makine yapmak demek, daha erken sıçramaya hazır olabilecek bir makine yapmak demektir. Çünkü atlamayı kontrol edebilirlerse, bunu tekrar tekrar yapmaya devam edebilirler” dedi. “Bu daha ilginç.”

Dr. Ortega Jimenez, bunun aynı zamanda bahar kuyruk şerbetçiotu için evrimsel bir açıklama sağlayabileceğini söyledi. Bu noktada çok fazla spekülasyon olsa da ve “bu zıplayan canavarların evrimi bir gizem” olsa da, atlamadan hızlı iyileşme, sıçrayıcının yırtıcılardan daha iyi kaçmasına izin verir. Dr. Ortega Jimenez, “Hayatta kalmak için hazırlık şarttır,” dedi.

Araştırmacılar, bu kadar küçük hayvanlarda çok fazla kontrol bulduklarına şaşırdılar. Ancak küçük ölçeklerdeki dinamikler genellikle sezgiseldir ve temel özellikler bile kolayca gözden kaçırılır. Midede biraz su her şeyi değiştirebilir.

Dr. Bhamla, “Tasarım akıllıca, çok basit,” dedi. “Bunu neden düşünemedim?” dedi. “