Статья «Жук, который совершает 368 оборотов в секунду во время прыжка» была впервые опубликована на A-Z Animals.
Существо меньше рисового зерна может оказаться самым быстрым исполнителем сальто назад на Земле, и именно такие факты заставляют меня хотеть выйти на улицу, зачерпнуть горсть листового опада и присмотреться повнимательнее к тому, кто всё это время жил у нас под ногами.
Большинство из нас проходит мимо ногохвосток, даже не замечая их. Это крошечные почвенные существа, которые кажутся слишком маленькими для каких-либо впечатляющих действий. Но под высокоскоростной камерой они оказываются настоящими дворовыми акробатами.
Замедленная съёмка крупным планом
Биолог Адриан Смит из Ant Lab и Университета штата Северная Каролина снял шаровидную ногохвостку Dicyrtomina minuta со скоростью почти 11 000 кадров в секунду. Это настолько сильное замедление, что оно позволяет запечатлеть движения, которые наши глаза полностью бы пропустили.
То, что он увидел, было поразительно: во время взлёта эти крошечные животные могут вращаться со скоростью до 368 сальто назад в секунду. Некоторые совершали более 20 сальто за один прыжок, находясь в воздухе всего 161 миллисекунду.
Раньше ногохвосток относили к насекомым, но теперь учёные помещают их в класс Hexapoda наряду с двумя другими группами, которые похожи на насекомых, но не являются настоящими насекомыми. Генетические данные и исследования строения тела показывают, что ногохвостки отделились от генеалогического древа насекомых очень рано в эволюции членистоногих.
Кроме того, они встречаются повсеместно. Описано более 9 000 видов, и большинство из них живёт в почве и листовом опаде. Там они питаются разлагающимся растительным материалом, грибами и микроорганизмами. В почвах умеренного пояса они являются одними из самых распространённых членистоногих, их численность часто превышает 100 000 особей на квадратный метр.
Ногохвостки совершают самое быстрое сальто назад среди всех живых существ.
©Ant Lab via YouTube — использовано на условиях добросовестного использования – Оригинал / Лицензия
Всё дело в фурке
Секрет этой невероятной способности к переворотам — пружинящая часть тела, называемая фуркой.
Представьте себе крошечный раздвоенный хвост, поджатый под брюшком ногохвостки. Большую часть времени он сложен и удерживается на месте маленькой защёлкой. Когда эта защёлка отпускает, накопленная энергия с щелчком прижимает фурку к земле, запуская животное в воздух.
Высокоскоростная съёмка Смита показала, что взлёт происходит в среднем всего за 1,7 миллисекунды. Ускорение составляет около 1 600 метров в секунду за секунду, что сравнимо с показателями блохи.
Затем исследователи увеличили изображение ещё сильнее.
С помощью сканирующего электронного микроскопа (инструмента, позволяющего увидеть мельчайшие детали поверхности) они изучили кончик фурки. Этот кончик называется мукро и покрыт направленными назад пилообразными шипами на той стороне, которая соприкасается с землёй.
Съёмка, сделанная снизу через прозрачные платформы, показала, что вся фурка не упирается в поверхность, а только её кончики. На гладком стекле эти кончики скользят, и ногохвостка не может нормально взлететь. Это доказывает, что маленькие шипики работают как точки захвата, помогая животному получить сцепление перед рывком.
Связанное исследование строения тела использовало микро-КТ-сканирование, которое, по сути, является очень детальным 3D-рентгеновским сканированием крошечной анатомии. Это сканирование выявило пластины и стержни в брюшке, которые, по-видимому, работают как часть пружинной системы, накапливая энергию и высвобождая её во время прыжка.
Если посмотреть на весь прыжок целиком, его масштаб поражает. Это животное имеет длину всего около 1 миллиметра, но может прыгать вертикально вверх более чем на 60 миллиметров. Это примерно в 60 раз больше длины его тела! Большинство прыжков приземлялись на расстоянии около 30 миллиметров.
И на протяжении всей дуги ногохвостка продолжает вращаться. Она не делает паузы и не стабилизируется в воздухе. Она просто переворачивается снова и снова, обычно совершая от 14 до 29 сальто назад за один прыжок.
А как насчёт направления?
И тут история становится ещё более странной.
Каждый прыжок, который исследователи отслеживали сверху, был направлен назад относительно того направления, куда смотрела ногохвостка. Даже когда исследователи осторожно тыкали кисточкой в заднюю часть животного, спасательный прыжок всё равно был направлен назад. Никогда — вперёд.
Это означает, что клиновидное пространство прямо перед ногохвосткой, зона примерно в 90 градусов, по-видимому, недосягаема для неё при прыжке с плоской твёрдой поверхности.
Это особенно интересно, потому что ранее Смит снимал водных шаровидных ногохвосток, прыгающих с поверхности воды, и те животные взлетали вперёд. Таким образом, сухопутные и водные ногохвостки могут использовать свои тела по-разному. Сейчас проводится дополнительное исследование направления прыжка.
Как они приземляются
Приземление — это ещё один сюрприз от этих маленьких акробатов.
Некоторые прыжки заканчиваются полным хаосом. Ногохвостка отскакивает, кувыркается и иногда оказывается лежащей на спине. Но в других случаях приземления животное поступает хитро. Непосредственно перед ударом оно вытягивает две крошечные трубочки из нижней части своего тела и приклеивает их к поверхности.
Прыжки ногохвосток всегда были направлены назад, никогда — вперёд.
©Ant Lab via YouTube — использовано на условиях добросовестного использования – Оригинал / Лицензия
Эти трубочки помогают смягчить отскок и могут удержать ногохвостку в вертикальном положении.
Эта часть тела называется коллофорой, или брюшной трубкой. Обычно она прижата к нижней стороне брюшка. Известно, что ногохвостки используют её для ухода за собой и регулирования водного баланса. Но использование её в качестве посадочного якоря, по-видимому, является новым, недавно выявленным поведением для этого органа.
Это срабатывает не всегда. На некоторых видео трубки выдвигаются, но не приклеиваются, и ногохвостка всё равно кувыркается. Так что это не похоже на идеальный воздушный контроль. Это больше похоже на встроенную систему безопасности, которая помогает, когда срабатывает, но не гарантирует грациозного приземления.
Где найти ногохвосток
Что делает это открытие особенно замечательным, так это то, насколько оно близко к дому.
Смит собрал всех ногохвосток, которых снимал, из листового опада в собственном дворе, просеяв горсть почвы. Другими словами, животные, способные к самому быстрому вращательному движению, когда-либо зафиксированному у какого-либо организма, не прячутся где-то в отдалённых тропических лесах или глубоководных желобах. Они живут тысячами — возможно, сотнями тысяч — в обычных садах, дворах и листовом опаде на большей части территории умеренного пояса.
Статья «Жук, который совершает 368 оборотов в секунду во время прыжка» была впервые опубликована на A-Z Animals.