Uno de los saltadores más impresionantes de la naturaleza: spring tail

Entre las maravillas del mundo natural que pocas personas han notado: el colémbolo semiacuático en movimiento.

Hay alrededor de 9,000 especies conocidas de colémbolos, pequeños invertebrados parecidos a pulgas, en todo el mundo. Muchos viven en hábitats oscuros y húmedos, pero se pueden encontrar en los siete continentes; Algunos incluso migran sobre la nieve. Los artrópodos vagaban por la Tierra lanzando sus cuerpos en el aire, a veces girando 500 veces por segundo, como artistas de circo disparando desde cañones independientes. Buena suerte echando un vistazo al espectáculo de hamacas: la mayoría de los colémbolos son «tan pequeños como un grano de arena», dijo Víctor Ortega Jiménez, investigador de biomecánica de la Universidad de Maine que estudia a las criaturas.

Ahora, una serie de videos ampliados en cámara lenta de estos saltos de alto octanaje, publicados por el Dr. Ortega Jiménez y sus colegas en artículo Publicado el lunes en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias, revela un elemento de poco control físico que es casi ágil. Las imágenes ayudan con una explicación detallada de cómo el resorte de cola salta por el aire y termina de pie casi cada vez que aterrizan.

El Dr. Ortega Jiménez dijo que el dominio de la cola palpitante provino en gran parte de su característica más distintiva y misteriosa, el coloforo, un tubo que emerge de sus estómagos. Este tubo interactúa de diferentes formas con las fuerzas que rodean a los animales: arrastre, tensión superficial, gravedad. “Están aprovechando el agua y el aire”, dijo el Dr. Ortega Jiménez.

La cola pulsante no es un insecto, aunque durante mucho tiempo se ha clasificado como tal debido a sus seis patas, cuerpos segmentados y antenas. Debido a sus bocas, que se han retraído dentro de sus cabezas, ahora constituyen la mayoría de una clase taxonómica diferente: entognatha.

Taxonómicamente, el colémbolo se llama Collembola, una designación que le dio John Lubbock, un políglota inglés del siglo XIX y principios del XX. La palabra proviene de las palabras griegas que significan «pegamento» y «clavija». Lubbock eligió el nombre por el comportamiento que observó después de girar un resorte sobre sus espaldas y volar un trozo de vidrio sobre sus estómagos. Los animales alcanzarían el caparazón con sus patas mientras al mismo tiempo emitían líquido por los bordes de sus bordes y lo empujaban hacia la superficie. Este interrogador, Lubbock Escribió«Sin duda, da una mejor oportunidad».

Más tarde, otros estudiosos cuestionaron esta interpretación de la función del coloforo. En el siglo XX, la explicación funcional más aceptada para los colóforos, la única parte del cuerpo de la cola de un manantial que atrae el agua, era como Una forma de absorber los nutrientes.. Se han sugerido otros usos en el siglo XXI: puede ser Herramienta de autolimpieza o una forma de Dibuja un salto de cola de resorte.

El Dr. Ortega Jiménez, cuya investigación se centra en cómo se mueven los animales, se interesó en un resorte de cola cuando los vio saltar cerca de un arroyo. Mientras que se creía que los animales solo podían orientarse en una dirección y luego Volteando salvajemente en el aireCuando los artrópodos saltaron de la orilla al agua y regresaron, el Dr. Ortega Jiménez notó que parecían haber aterrizado exactamente donde comenzaron. Hacerlo requiere algún tipo de control durante todo el salto.

De vuelta en el laboratorio, el Dr. Ortega Jiménez comenzó a filmar colémbolos en vuelo y diseñó un pequeño túnel de viento para ver cómo los animales manejan diferentes condiciones climáticas. Descubrió que el colóforo de la cola de resorte estaba involucrado en todas las partes del salto.

Durante el despegue, cuando la cola de los resortes golpeó una fracula similar a una cola del agua, los colóforos recogieron una gota de agua. Cuando los animales giraban en el aire, doblaban sus cuerpos en forma de U, lo que ralentizaba su giro y finalmente les permitía volar en línea recta por el aire, como pequeños superhéroes.

Cuando se volteó boca abajo mientras estaba en un túnel de viento, los resortes de cola con gotas de agua en su carcasa pudieron voltearse en menos de 20 milisegundos, más rápido que cualquier animal registrado anteriormente. Los cofres salieron, la cola palpitante descendió y el coloforo del agua le dio una base más firme y una adherencia pegajosa a la superficie.

«Hacían paracaidismo y caían de pie», dijo el Dr. Ortega Jiménez.

Usando modelos matemáticos, los investigadores encontraron que los resortes de cola que tenían gotas de agua en sus cubiertas fluctuaron mucho menos cuando aterrizaron que la cola de los resortes secos. Pueden terminar de pie en la mitad del tiempo. Aunque es probable que los colóforos tengan otras funciones, su papel en los saltos, durante el despegue, el vuelo y el aterrizaje, parece crucial, dijo Saad Bahla, investigador de biomecánica del Instituto de Tecnología de Georgia que también trabajó en la investigación. «Esa, para mí, es la característica interesante aquí», dijo.

El Dr. Bhamla ayudó a incorporar la robótica, quien diseñó un robot de cola basado en un resorte que puede corregirse a sí mismo en el aire y aterrizar sobre sus pies el 75 por ciento del tiempo. Dijo que este tipo de control no ha sido bien estudiado en robótica, que a menudo se enfoca en el despegue. Construir una máquina que pueda aterrizar constantemente sobre sus pies significa construir una máquina que pueda estar lista para saltar antes. Porque si pueden controlar el salto, pueden seguir haciéndolo una y otra vez”, dijo el Dr. Bhamla. «Eso es más interesante».

El Dr. Ortega Jiménez dijo que esto también podría proporcionar una explicación evolutiva para los saltos de cola de primavera. Si bien hay mucha especulación en este punto y «la evolución de estas bestias saltadoras es un misterio», la rápida recuperación del salto le permite al saltador escapar mejor de los depredadores. «La preparación es esencial para la supervivencia», dijo el Dr. Ortega Jiménez.

Los investigadores se sorprendieron al encontrar tanto control en animales tan pequeños. Pero la dinámica en escalas pequeñas a menudo es contraria a la intuición, e incluso las características básicas se pasan por alto fácilmente. Un poco de agua en el estómago puede cambiarlo todo.

“En cuanto al diseño, es muy simple”, dijo el Dr. Bhamla. «Es como, ‘¿Por qué no pensé en esto?'» «