Zıplayabiliyorken Neden Uçmak veya Yüzmek? Springtail’e sor.

Beykozlu

New member
Çok az insanın şimdiye kadar fark ettiği doğal dünyanın harikaları arasında: hareket halinde yarı suda bir yay kuyruğu.

Dünya çapında bilinen yaklaşık 9.000 bahar kuyruğu türü – küçük pire benzeri omurgasızlar – vardır. Birçoğu karanlık, nemli habitatlarda yaşar, ancak yedi kıtanın hepsinde bulunabilirler; hatta bazıları kar üzerinde göç eder. Eklembacaklılar, vücutlarını havaya fırlatarak, bazen de kendi kendine yeten kanonlardan fırlayan sirk sanatçıları gibi saniyede 500 kez dönerek dünyayı dolaşırlar. Ancak, trapez şovlarına bir göz atmak için iyi şanslar – Maine Üniversitesi’nde yaratıkları inceleyen biyomekanik araştırmacısı Víctor Ortega Jiménez, çoğu bahar kuyruğunun “bir kum tanesi kadar küçük” olduğunu söyledi.

Şimdi, Dr. Ortega Jiménez ve meslektaşları tarafından Pazartesi günü Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayınlanan bir makalede yayınlanan bu yüksek oktanlı sıçramaların bir dizi yavaşlatılmış, yakınlaştırılmış videosu, küçük bir vücut kontrolünün unsurunu ortaya koyuyor. bu neredeyse zarif. Görseller, yay kuyruklarının nasıl havada zıpladığını ve neredeyse her inişte ayağa kalktığını ayrıntılı bir şekilde açıklamaya yardımcı oluyor.


Ortega Jiménez, bahar kuyruklarının kontrolünün büyük ölçüde en ayırt edici ve esrarengiz özelliklerinden, karınlarından dışarı çıkan bir tüp olan kolofordan geldiğini söyledi. Bu tüp, hayvanların etrafındaki kuvvetlerle nüanslı şekillerde etkileşime girer: sürükleme, yüzey gerilimi, yerçekimi. Dr. Ortega Jiménez, “Sudan ve havadan yararlanıyorlar” dedi.


Pire benzeri eklembacaklılar, su ve toprak arasında zıplayarak görülebilir. Kendilerini hızlı bir şekilde düzeltmek, avcılardan kaçmalarına yardımcı olabilir. Görüntü Ortega Jiménez ve ark.

Yay kuyrukları, altı bacakları, parçalı gövdeleri ve antenleri nedeniyle uzun süre bu şekilde sınıflandırılmalarına rağmen böcek değildir. Kafalarının içine çekilmiş ağızları nedeniyle, artık farklı bir taksonomik sınıfın çoğunluğunu oluşturuyorlar: entognatha.

Taksonomik olarak, yay kuyruklarına 19. ve 20. yüzyılın başlarında bir İngiliz bilge olan John Lubbock tarafından verilen bir etiket olan Collembola denir. Sözcük, Yunanca “tutkal” ve “peg” kelimelerinden gelmektedir. Lubbock, adı, sırtlarına at kuyruğu attıktan ve midelerinin üzerinde bir cam parçası gezdirdikten sonra gözlemlediği davranıştan seçti. Hayvanlar, aynı anda koloforlarının uçlarından bir sıvı yayar ve onu yüzeye doğru iterken, bacaklarıyla parçaya ulaşırlardı. Lubbock, bu sıvının “şüphesiz daha iyi bir tutuş sağladığını” yazdı.

Diğer bilim adamları daha sonra kolloforun işlevinin bu açıklamasına itiraz ettiler. 20. yüzyılda, yay kuyruğunun vücudunun suyu çeken tek parçası olan kolofor için en yaygın kabul gören işlevsel açıklama, besinleri emmenin bir yoluydu. 21. yüzyılda başka kullanımlar önerildi: Kendi kendini temizleyen bir araç veya bahar kuyruğunun sıçramasını yönlendirmenin bir yolu olabilir.

Araştırmaları hayvanların nasıl hareket ettiğine odaklanan Dr. Ortega Jiménez, bir dere kenarında zıpladıklarını görünce bahar kuyruklarıyla ilgilenmeye başladı. Hayvanların yalnızca kendilerini bir yöne çevirebilecekleri ve sonra havada çılgınca dönebilecekleri düşünülürken, eklembacaklılar kıyıdan suya atlayıp geri döndüklerinde, Dr. Ortega Jiménez tam olarak başladıkları yere inmiş gibi göründüklerini fark etti. Bunu yapmak, tüm atlama boyunca bir tür kontrol gerektirecektir.


Laboratuvara geri dönen Dr. Ortega Jiménez, uçuş halindeki bahar kuyruklarını çekmeye başladı ve hayvanların farklı hava koşullarıyla nasıl başa çıktığını görmek için küçük bir rüzgar tüneli tasarladı. Bir yay kuyruğunun kolloforunun atlamanın tüm bölümlerinde yer aldığını buldu.

Kalkış sırasında, kuyruklu kuyruklar sudan kuyruğa benzer kürklerini fırlattığında, kolloforlar bir damla su aldı. Hayvanlar havada dönerken vücutlarını U şeklinde büktüler, bu da dönmelerini yavaşlattı ve sonunda küçük süper kahramanlar gibi havada dümdüz uçmalarına izin verdi.


Burada göbek atması yok, 10/10. Görüntü Ortega Jiménez ve ark.

Rüzgar tünelinde ters çevrildiklerinde, kolloforlarında su damlacıkları olan yaylı kuyruklar, daha önce kaydedilen herhangi bir hayvandan daha hızlı bir şekilde, 20 milisaniyeden daha kısa sürede kendi etrafında dönebildiler. Göğüsler dışarı çıktı, yay kuyrukları indi ve sulu kollofor onlara daha dengeli bir taban ve yüzeye yapışkan bir yapışma sağladı.

Dr. Ortega Jiménez, “Parçalıyorlardı ve ayakları üzerinde iniyorlardı,” dedi.

Araştırmacılar, matematiksel modelleri kullanarak, kolloforlarında su damlacıkları olan yaylı kuyrukların, indiklerinde kuru yay kuyruklarından çok daha az sallandığını buldular; yarısında ayağa kalkabilirlerdi. Georgia Institute of Technology’de biyomekanik araştırmacısı ve araştırma üzerinde de çalışan Saad Bhamla, kolloforun muhtemelen başka işlevleri olsa da, atlamadaki rolünün – kalkış, uçuş ve iniş sırasında – çok önemli göründüğünü söyledi. “Bana göre buradaki harika özellik bu,” dedi.

Dr. Bhamla, havada doğrulabilen ve zamanın yüzde 75’inde ayakları üzerine inebilen yay kuyruğuna dayalı bir robot tasarlayan robotistlerin getirilmesine yardımcı oldu. Bu tür bir kontrolün, genellikle kalkışa odaklanan robotikte yeterince çalışılmadığını söyledi. Sürekli olarak ayağa kalkabilen bir makine inşa etmek, daha erken atlamaya hazır olabilecek bir makine yapmak anlamına gelir. Dr. Bhamla, “Çünkü atlamayı kontrol edebilirlerse, bunu tekrar tekrar yapmaya devam edebilirler” dedi. “Ve bu çok daha ilginç.”


Yay kuyruğundan ilham alan küçük bir atlama ve iniş robotu. Görüntü Ortega Jiménez ve ark.

Dr. Ortega Jiménez, bunun bahar kuyruklarının sıçramalarına evrimsel bir açıklama da sunabileceğini söyledi. Bu noktada çok fazla spekülasyon olsa da ve “bu zıplayan hayvanların evrimi bir gizem” olsa da, bir sıçramadan hızlı bir şekilde iyileşme, yaylı kuyrukların yırtıcılardan daha iyi kaçmasına izin verir. Dr. Ortega Jiménez, “Hazır olmak hayatta kalmak için çok önemlidir” dedi.

Bu kadar küçük hayvanlarda çok fazla kontrol bulmak araştırmacıları şaşırttı. Ancak küçük ölçeklerdeki dinamikler çoğu zaman mantığa aykırıdır ve temel özellikler bile kolayca gözden kaçabilir. Karnındaki biraz su her şeyi değiştirebilir.

Dr. Bhamla, “Motif açısından tasarım, çok gülünç derecede basit,” dedi. “Bu, ‘Bunu neden düşünemedim?’ gibi bir şey.”


Yay kuyruğu ne kadar kuru olursa, iniş o kadar sert olur. Görüntü Ortega Jiménez ve ark.
 
Üst