自然界で最も印象的な選手の 1 人: 春のしっぽ

ほとんどの人が気付いていない自然界の不思議の 1 つである、動く半水生のトビハゼ。

ノミに似た小型の無脊椎動物であるスプリングテイルは、世界中で約 9,000 種が知られています。 多くは暗く湿気の多い生息地に住んでいますが、7つの大陸すべてで見つけることができます。 雪の上を移動するものもいます。 節足動物は、サーカスのパフォーマーが自立した大砲から射撃するように、体を空中に投げつけ、時には毎秒 500 回回転して地球を歩き回りました。 ハンモック ショーをご覧いただき、幸運を祈ります。ほとんどのスプリングテイルは「砂粒のように小さい」と、メイン大学のバイオメカニクス研究者でこの生物を研究しているビクター オルテガ ヒメネス氏は述べています。

現在、オルテガ・ヒメネス博士とその同僚が発表した、これらの高オクタン価ジャンプのズームイン スロー モーション ビデオのシリーズです。 論文 全米科学アカデミー議事録で月曜日に発表されたこの論文は、物理的な制御がほとんどなく、ほとんど機敏な要素を明らかにしています。 ビジュアルは、テールスプリングがどのように空中をジャンプし、着地するたびに足に着くかを詳細に説明するのに役立ちます.

オルテガ・ヒメネス博士は、脈動する尾の優勢は、彼らの最も特徴的で神秘的な特徴である、胃から出ている管である発色団に大きく起因していると述べました。 このチューブは、動物を取り巻く力 (抗力、表面張力、重力) とさまざまな方法で相互作用します。 「彼らは水と空気を利用しています」とオルテガ・ヒメネス博士は言いました。

脈動する尾は昆虫ではありませんが、6 本の脚、分節化された体、触角から長い間昆虫として分類されてきました。 口が頭の中に引っ込められているため、現在、彼らは別の分類学クラスであるエントグナタの大部分を占めています。

分類学的には、トビムシは Collembola と呼ばれ、19 世紀から 20 世紀初頭の英国の多言語であるジョン ラボックによって指定されました。 この言葉は「接着剤」と「ペグ」を意味するギリシャ語に由来します。 ラボックは、背中のバネを回し、胃の上にガラス片を飛ばした後に観察した行動から名前を選びました。 動物は足で甲羅に到達すると同時に、端の端から液体を放出し、それを表面に向かって押します。 この質問者、ラボック 書きました、「間違いなく、より良いチャンスを与えてくれます。」

他の学者は後に発色団関数のこの解釈に異議を唱えました。 20 世紀には、発色団 (水を引き付ける泉の尾の本体の唯一の部分) の最も受け入れられた機能的説明は次のとおりでした。 栄養素を吸収する方法. 他の用途が 21 世紀に提案されました。 セルフクリーニングツール またはへの道 春の尻尾跳びを描く.

動物の動きを研究しているオルテガ・ヒメネス博士は、小川の近くで動物がジャンプするのを見て、テールスプリングに興味を持ちました。 動物は自分の向きを一定の方向に向けることしかできないと信じられていましたが、 空中で激しく宙返りオルテガ・ヒメネス博士は、節足動物が堤防から水に飛び込んで戻ってきたとき、最初の場所に正確に着陸したように見えることに気付きました。 これを行うには、ジャンプ全体を通して何らかの制御が必要です。

研究室に戻ったオルテガ・ヒメネス博士は、飛行中のスプリングテールの撮影を開始し、小さな風洞を設計して、動物がさまざまな気象条件にどのように対処するかを確認しました。 彼は、スプリング テールの発色団がジャンプのすべての部分に関与していることを発見しました。

離陸時、スプリングの尾が水面から尾のようなフラキュラにぶつかると、発色団が水滴を拾い上げました。 動物が空中で回転しているとき、彼らは体をU字型に曲げて回転を遅くし、最終的に小さなスーパーヒーローのように空中をまっすぐ飛ぶことができました.

風洞内で上下逆さまにすると、ケーシングに水滴が付いたテール スプリングが 20 ミリ秒未満で反転することができました。これは、これまでに記録されたどの動物よりも高速です。 胸が出てきて、脈動する尻尾が下がり、水の発色団がよりしっかりした土台と表面への粘着性を与えました。

「彼らはスカイダイビングをしていて、自分の足で着陸していました」とオルテガ・ヒメネス博士は言いました。

数学的モデルを使用して、研究者は、ケーシングに水滴が付いたテール スプリングは、乾いたスプリングのテールよりも着陸時の変動がはるかに少ないことを発見しました。 彼らは半分の時間で立ち上がることができます。 発色団には他の機能がある可能性が高いが、離陸、飛行、着陸時のジャンプにおけるその役割は重要であると、ジョージア工科大学のバイオメカニクス研究者であり、この研究にも携わったサード・バーラは述べた。 「それは、私にとって、ここでのクールな機能です」と彼は言いました.

Bhamla 博士はロボット工学の導入を支援し、75% の確率で空中で姿勢を正し、足で着地できるバネベースの尻尾ロボットを設計しました。 彼は、このタイプの制御は、離陸に焦点を当てていることが多いロボティクスでは十分に研究されていないと述べました。 常に足で着地できるマシンを構築するということは、より早く跳躍できるマシンを構築することを意味します。 ジャンプをコントロールできれば、何度も何度もジャンプを続けることができるからです」と Bhamla 博士は言います。 「それはもっと面白いです。」

Ortega Jimenez 博士は、これはスプリング テール ホップの進化的説明にもなる可能性があると述べています。 この時点で多くの推測があり、「これらのジャンプする獣の進化は謎です」が、ジャンプからの迅速な回復により、スプリンガーは捕食者からよりよく逃れることができます. 「生存には準備が不可欠です」とオルテガ・ヒメネス博士は言いました。

研究者たちは、そのような小さな動物で非常に多くの制御を発見したことに驚いた. しかし、小規模なダイナミクスは直感に反することが多く、基本的な機能でさえ見過ごされがちです。 胃に少量の水を入れるだけですべてが変わります。

「設計に関しては、非常にシンプルです」と Bhamla 博士は言いました。 「彼は、『なぜ私はこれを思いつかなかったのですか?』のようなものです。」 “