Dicembre 4, 2022

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Uno dei giocatori più impressionanti della natura: Spring's Tail

Uno dei giocatori più impressionanti della natura: Spring’s Tail

Tra le meraviglie del mondo naturale che pochi hanno notato: il commovente collembolo semi-acquatico.

Ci sono circa 9.000 specie conosciute di collemboli – piccoli invertebrati simili a pulci – in tutto il mondo. Molti vivono in habitat bui e umidi, ma si possono trovare in tutti e sette i continenti; Alcuni addirittura migrano sulla neve. Gli artropodi vagavano per la Terra scagliando i loro corpi in aria, a volte girando 500 volte al secondo, come artisti circensi che sparano da cannoni indipendenti. Buona fortuna a dare un’occhiata allo spettacolo delle amache: la maggior parte dei collemboli sono “piccoli come un granello di sabbia”, ha detto Victor Ortega Jimenez, un ricercatore di biomeccanica dell’Università del Maine che studia le creature.

Ora, una serie di video al rallentatore ingranditi di questi salti ad alto numero di ottani, pubblicati dalla dott.ssa Ortega Jimenez e dai colleghi di articolo Pubblicato lunedì negli Atti dell’Accademia Nazionale delle Scienze, rivela un elemento di scarso controllo fisico quasi agile. La grafica aiuta con una spiegazione dettagliata di come la molla della coda salta nell’aria e finisce in piedi quasi ogni volta che atterra.

La dottoressa Ortega Jiménez ha affermato che il predominio della coda pulsante deriva in gran parte dalla loro caratteristica più distintiva e misteriosa, il coloforo, un tubo che emerge dal loro stomaco. Questo tubo interagisce in diversi modi con le forze che circondano gli animali: resistenza, tensione superficiale, gravità. “Stanno sfruttando l’acqua e l’aria”, ha detto la dottoressa Ortega Jimenez.

La coda pulsante non è un insetto, sebbene sia stata a lungo classificata come tale a causa delle sue sei zampe, dei corpi segmentati e delle antenne. A causa delle loro bocche, che si sono ritratte all’interno delle loro teste, ora costituiscono la maggioranza di una classe tassonomica diversa: gli entognatha.

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Tassonomicamente, il collembola è chiamato Collembola, designazione che gli è stata data da John Lubbock, un poliglotta inglese del XIX e dell’inizio del XX secolo. La parola deriva dalle parole greche che significano “colla” e “piolo”. Lubbock ha scelto il nome dal comportamento che ha osservato dopo aver girato una molla sulla schiena e aver fatto volare un pezzo di vetro sul loro stomaco. Gli animali raggiungevano il guscio con le zampe e allo stesso tempo emettevano liquido dai bordi dei loro bordi e lo spingevano verso la superficie. Questo interrogante, Lubbock Ha scritto“Senza dubbio, offre maggiori possibilità.”

Altri studiosi in seguito hanno contestato questa interpretazione della funzione del coloforo. Nel ventesimo secolo, la spiegazione funzionale più accettata per i colofori – l’unica parte del corpo della coda di una sorgente che attira l’acqua – era come Un modo per assorbire i nutrienti. Altri usi sono stati suggeriti nel XXI secolo: può essere Strumento autopulente o un modo per Disegna un salto di coda primaverile.

La dottoressa Ortega Jimenez, la cui ricerca si concentra su come si muovono gli animali, si interessò a una coda quando li vide saltare vicino a un ruscello. Mentre si credeva che gli animali potessero solo orientarsi in una direzione e poi Lanciandosi selvaggiamente nell’ariaQuando gli artropodi sono saltati dalla riva in acqua e ritorno, la dottoressa Ortega Jimenez ha notato che sembravano essere atterrati esattamente dove erano partiti. Ciò richiede una sorta di controllo durante l’intero salto.

Di ritorno in laboratorio, la dottoressa Ortega Jimenez ha iniziato a filmare Springtails in volo e ha progettato una piccola galleria del vento per vedere come gli animali gestiscono le diverse condizioni meteorologiche. Ha scoperto che il coloforo della coda primaverile era coinvolto in tutte le parti del salto.

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Durante il decollo, quando la coda delle molle ha colpito una fracula simile a una coda dall’acqua, i colofori hanno raccolto una goccia d’acqua. Quando gli animali giravano nell’aria, piegavano i loro corpi a forma di U, il che rallentava la loro rotazione e alla fine permetteva loro di volare dritti nell’aria, come piccoli supereroi.

Quando capovolte mentre si trovavano in una galleria del vento, le molle di coda con goccioline d’acqua sul loro involucro sono state in grado di capovolgersi in meno di 20 millisecondi, più velocemente di qualsiasi animale registrato in precedenza. I petti uscirono, la coda pulsante discendeva e il coloforo ad acqua gli conferiva una base più solida e un’adesione appiccicosa alla superficie.

“Stavano facendo paracadutismo e stavano atterrando in piedi”, ha detto la dott.ssa Ortega Jimenez.

Utilizzando modelli matematici, i ricercatori hanno scoperto che le molle di coda che avevano goccioline d’acqua sui loro involucri oscillavano molto meno quando atterravano rispetto alla coda delle molle asciutte. Possono finire in piedi in metà tempo. Sebbene i colofori abbiano probabilmente altre funzioni, il loro ruolo nel saltare – durante il decollo, il volo e l’atterraggio – sembra cruciale, ha affermato Saad Bahla, ricercatore di biomeccanica presso il Georgia Institute of Technology che ha anche lavorato alla ricerca. “Questa, per me, è la caratteristica interessante qui”, ha detto.

Il dottor Bhamla ha contribuito a introdurre la robotica, che ha progettato un robot a coda a molla che può correggersi nell’aria e atterrare in piedi il 75 percento delle volte. Ha detto che questo tipo di controllo non è stato ben studiato nella robotica, che spesso si concentra sul decollo. Costruire una macchina che può atterrare costantemente in piedi significa costruire una macchina che può essere pronta a saltare prima. Perché se riescono a controllare il salto, possono continuare a farlo ancora e ancora”, ha detto il dottor Bhamla. “Questo è più interessante.”

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La dott.ssa Ortega Jimenez ha affermato che ciò potrebbe anche fornire una spiegazione evolutiva per il luppolo della coda primaverile. Anche se a questo punto ci sono molte speculazioni e “l’evoluzione di queste bestie saltellanti è un mistero”, il rapido recupero dal salto consente allo springer di sfuggire meglio ai predatori. “La preparazione è essenziale per la sopravvivenza”, ha affermato la dott.ssa Ortega Jimenez.

I ricercatori sono stati sorpresi di trovare così tanto controllo in animali così piccoli. Ma le dinamiche su piccola scala sono spesso contro-intuitive e anche le caratteristiche di base vengono facilmente trascurate. Un po’ d’acqua sullo stomaco può cambiare tutto.

“Per quanto riguarda il design, è molto semplice”, ha affermato il dottor Bhamla. “Mi dice, ‘Perché non ci ho pensato?'” “