자연에서 가장 인상적인 점퍼 중 하나: 스프링 테일

소수의 사람들이 눈치채지 못한 자연 세계의 경이로움 중에는 움직이는 반수생 스프링테일이 있습니다.

전 세계적으로 약 9,000종의 스프링테일(벼룩과 같은 작은 무척추동물)이 알려져 있습니다. 많은 사람들이 어둡고 습한 서식지에 살고 있지만 7개 대륙 모두에서 볼 수 있습니다. 일부는 눈 위에서 이주하기도 합니다. 절지동물은 서커스 공연자가 독립된 대포에서 총을 쏘는 것처럼 때로는 초당 500번 회전하면서 몸을 공중으로 던지면서 지구를 배회했습니다. 해먹 쇼에서 행운을 빕니다. 대부분의 스프링테일은 “모래알만큼 작습니다”라고 생물을 연구하는 Maine 대학의 생체 역학 연구원인 Victor Ortega Jimenez는 말했습니다.

이제 오르테가 히메네즈(Ortega Jimenez) 박사와 동료들이 공개한 이러한 높은 옥탄가 점프의 확대된 슬로우 모션 비디오 시리즈입니다. 기사 월요일 미국 국립과학원 회보(Proceedings of the National Academy of Sciences)에 게재된 이 보고서는 거의 민첩한 약간의 물리적 제어 요소를 보여줍니다. 시각 자료는 꼬리 스프링이 공기를 통해 점프하고 착지할 때마다 발로 올라가는 방법에 대한 자세한 설명을 돕습니다.

오르테가 히메네즈(Ortega Jiménez) 박사는 맥동하는 꼬리의 지배력이 그들의 가장 독특하고 신비로운 특징인 발색단(colophore, 위장에서 나오는 관) 때문이라고 말했습니다. 이 튜브는 항력, 표면 장력, 중력 등 동물을 둘러싼 힘과 다양한 방식으로 상호 작용합니다. Ortega Jimenez 박사는 “그들은 물과 공기를 이용하고 있습니다.

맥동하는 꼬리는 곤충이 아니지만 여섯 개의 다리, 분절된 몸체 및 더듬이 때문에 오랫동안 곤충으로 분류되었습니다. 머리 안쪽으로 들어간 입 때문에 그들은 이제 다른 분류학적 분류인 entognatha의 대부분을 구성합니다.

분류학적으로 스프링테일은 19세기와 20세기 초의 영어 다중 언어인 John Lubbock이 명명한 Collembola라고 합니다. 이 단어는 “접착제”와 “못”을 의미하는 그리스어 단어에서 유래합니다. Lubbock은 등에 스프링을 돌리고 배 위로 유리 조각을 날린 후 관찰한 행동에서 이름을 선택했습니다. 동물은 다리로 껍질에 닿았고 동시에 가장자리 가장자리에서 액체를 방출하고 표면을 향해 밀었습니다. 이 질문자, Lubbock 썼다“의심할 여지없이, 그것은 더 나은 기회를 제공합니다.”

나중에 다른 학자들은 발색단 기능에 대한 이러한 해석에 이의를 제기했습니다. 20세기에 물을 끌어당기는 샘물 꼬리의 유일한 부분인 발색단에 대한 가장 받아들여진 기능적 설명은 다음과 같았습니다. 영양소를 흡수하는 방법. 21세기에 다른 용도가 제안되었습니다. 자동 청소 도구 또는 방법 봄 꼬리 도약을 그립니다..

동물이 어떻게 움직이는지에 초점을 맞춘 연구를 하고 있는 Dr. Ortega Jimenez는 그들이 개울 근처에서 점프하는 것을 보고 꼬리 스프링에 관심을 갖게 되었습니다. 동물은 한 방향으로만 방향을 잡을 수 있다고 믿었지만, 허공에 마구 휘날리며절지동물이 둑에서 물 속으로 뛰어들어 돌아왔을 때, Ortega Jimenez 박사는 그들이 시작했던 곳에 정확히 착지한 것처럼 보이는 것을 알아차렸습니다. 그렇게 하려면 점프 전체에 걸쳐 일종의 제어가 필요합니다.

실험실로 돌아와 Ortega Jimenez 박사는 비행 중인 Springtails를 촬영하기 시작했으며 동물들이 다양한 기상 조건을 어떻게 처리하는지 보기 위해 작은 풍동을 설계했습니다. 그는 스프링 테일 컬러포어가 점프의 모든 부분에 관여한다는 것을 발견했습니다.

이륙하는 동안 용수철의 꼬리가 물에서 꼬리 모양의 프래큘라를 때렸을 때, 색채단은 한 방울의 물을 집어 들었습니다. 동물이 공중에서 회전할 때 몸을 U자 모양으로 구부리면 회전이 느려지고 결국 작은 슈퍼히어로처럼 공중을 똑바로 날 수 있게 되었습니다.

풍동에서 거꾸로 뒤집혔을 때 케이싱에 물방울이 있는 꼬리 스프링은 이전에 기록된 어떤 동물보다 빠른 20밀리초 이내에 스스로 뒤집힐 수 있었습니다. 가슴이 나오고 맥동하는 꼬리가 아래로 내려가며 물색깔이 더 단단한 바닥과 표면에 끈적 끈적한 접착력을주었습니다.

Ortega Jimenez 박사는 “그들은 스카이다이빙을 하고 발로 착지했습니다.”라고 말했습니다.

수학적 모델을 사용하여 연구자들은 케이싱에 물방울이 있는 꼬리 스프링이 마른 스프링의 꼬리보다 착지할 때 변동이 훨씬 적다는 것을 발견했습니다. 반나절 만에 일어설 수 있습니다. 콜로포어가 다른 기능을 가지고 있을 가능성이 있지만 이 연구에 참여했던 조지아 공과 대학의 생체 역학 연구원인 Saad Bahla는 이륙, 비행 및 착륙 중 점프에서 그 역할이 중요해 보인다고 말했습니다. “그것은 나에게 멋진 기능입니다.”라고 그는 말했습니다.

Bhamla 박사는 75%의 시간 동안 공중에서 스스로 교정하고 발로 착지할 수 있는 스프링 기반 꼬리 로봇을 설계한 로봇을 도입하는 것을 도왔습니다. 그는 이러한 유형의 제어가 종종 이륙에 초점을 맞추는 로봇 분야에서 잘 연구되지 않았다고 말했습니다. 계속해서 착지할 수 있는 기계를 만든다는 것은 더 빨리 도약할 수 있는 기계를 만드는 것을 의미합니다. 점프를 제어할 수 있다면 계속 반복해서 할 수 있기 때문입니다.”라고 Bhamla 박사가 말했습니다. “그게 더 흥미롭군.”

Ortega Jimenez 박사는 이것이 또한 스프링 테일 홉에 대한 진화론적 설명을 제공할 수 있다고 말했습니다. 이 시점에서 많은 추측이 있고 “이 점프하는 짐승의 진화는 미스터리”하지만 점프에서 빠르게 회복하면 스프링거가 포식자를 더 잘 피할 수 있습니다. Ortega Jimenez 박사는 “생존을 위해서는 준비가 필수적입니다.

연구자들은 그러한 작은 동물에서 그렇게 많은 통제를 발견하고 놀랐습니다. 그러나 작은 규모의 역학은 종종 직관적이지 않고 기본 기능조차 쉽게 간과됩니다. 위장에 약간의 물이 있으면 모든 것이 바뀔 수 있습니다.

Bhamla 박사는 “설계 측면에서 매우 간단합니다. “그는 ‘나는 왜 이것을 생각하지 못했지?’ “