Cicada long jump работает только с шипами
Пенниковая цикада - одна из лучших прыгунов в животном мире. Как она это делает? Британские энтомологи теперь могут раскрыть хитрость.
Цикады, весело прыгающие по нашим лугам, часто не стоят для нас второго взгляда - если мы их вообще замечаем. Ошибочно, теперь зоологи находят в специализированном журнале «ПНАС»: по крайней мере, конструкторы роботов, обладающих высокой подвижностью даже в труднопроходимой местности, наверняка могли бы научиться у маленьких насекомых увлекательному трюку: их шипастым подошвам.
Важность крошечных шиповидных отростков на ногах цикады была неизвестна до тех пор, пока Ханнс Хаген Гетцке из Кембриджского университета и его коллеги не заставили прыгающих цикад (Philaenus spumarius) прыгать по разным материалам в лаборатории. Животные почти всегда доказывали свою ценность, как и в природе: они мощно и рекордно прыгали под углом около 45 градусов, когда им разрешалось стартовать с листьев плюща или поверхностей из эпоксидной смолы в качестве теста. Но со стеклянной поверхностью это совсем не работает: цикады всегда неизящно соскальзывают с этого, вместо того, чтобы взлетать.
Цикада в прыжке в замедленной съемке
Цветочная цикадка прыгает с листа плюща.
Причина стала ясна Гетцке и его коллегам, когда они снимали процесс на камеру для замедленной съемки. Луговые цикадки всегда вонзают крошечные шипы своих прыгающих конечностей в землю и таким образом создают достаточную опору и трение, чтобы передать силу прыгающих мышц на стартовое плато и преобразовать ее в кинетическую энергию. Шипы - шиповидные, разумно расположенные и сверхтвердые склеротизованные выросты с отложениями цинка на голенях и стопных отделах, по-видимому, специально для этого укреплены, как показывают исследования под микроскопом. На самом деле насекомые всегда оставляют крошечные дырочки на поверхностях, откуда они взлетают. Однако стекло для этого слишком твердое и крепкое, а так как шипы цикады не могут зацепиться здесь, попытка прыгнуть с треском проваливается.
Принцип видоспецифичных шипов на подошве обуви, с которым знакомы профессиональные легкоатлеты, на самом деле еще не описан в животном мире: на него опираются другие прыгающие, прыгающие, быстро разгоняющиеся или лазающие организмы они могут использовать целенаправленное давление отдельных конечностей, чтобы оседать на неровностях, чтобы двигаться и цепляться за них, или достигать трения с пластинками или пластинчатыми поверхностями, которые, подобно хорошо изученным в этом отношении гекконам, прикрепляются к земле с помощью какая-то клейкая связь, кратковременная при прыжке или постоянная, когда стоит на месте. По крайней мере, при проектировании будущих альпинистских роботов лучше было бы учитывать виды цикад, Гетцке и Ко.
В целом, однако, шипы кажутся, возможно, видоспецифическим специальным приспособлением: родственные цикады, такие как луговая цикада, имеют менее жесткие и не особенно затвердевшие шипы и, следовательно, прыгают менее мощно. Слегка различающиеся экологические ниши двух видов цикад также, по-видимому, предъявляют удивительно разные требования к прыжковым способностям обитателей цикад, что затем особым образом формировало их анатомию..