Judit, Loretta, Eulália2022. december 10., szombat
Természet

Miként ugrik az ugróvillás?

National Geographic Magyarország

Ezek a szabad szemmel alig látható ízeltlábúak képesek arra, hogy helyből felugorjanak, majd, csak nagy sebességű kamerákkal készült felvételen látható, akrobatikus mutatványok után visszaérkezzenek a felszínre.

Ugróvillások
Forrás: Georgiatech / Ortega JVM

Az ugróvillások a bolygónk legnagyobb számban élő, nem rovar ízeltlábúi, 9400 ismert fajuk lakik nedves környezetben, és már 400 millió éve is bolygónkon éltek. Alapvetően a talajban található korhadékot, illetve gombákat, algákat esznek, fontos részei a tápanyagokat visszaforgató élőlény-közösségnek. Közéjük tartoznak, a rendkívül bájos voltuk miatt közkedvelt gömböcugrókák is. A hétköznapi életben leginkább a szobanövényeink cserepeiben találkozhatunk az ártalmatlan ugróvillásokkal, a vadonban nedves talajban, illetve az avarrétegben laknak, számos fajuk vízhez közeli életmódú, így vízfelszínen is láthatunk ugróvillásokat. Ez utóbbiak a vizet – a felületi feszültségnek köszönhetően – ugyanúgy használják, mint mi a szilárd talajt.

A Georgiai Műszaki Egyetem (Georgiatech) fiatal kutatója, Victor Ortega-Jimenez néhány éve a lakhelye közeli patakoknál figyelte az ugróvillások manővereit. Arra gondolt, hogy az állatkák nevét adó ugrások a ragadozók elleni védekezés részei.
Felmerülhet, mi a csudát akar egy műszaki tudományokban jeleskedő kutató az élővilágban? Nem mást, mint ellesni az ugróvillások tehetségét, majd azt leutánozni, és a robotika nyelvére fordítani.

A kutató az ugróvillások ugrásainak megfigyelését követően számítógépes-robotikai modellezéssel, valamint folyadékdinamikai kísérletekkel az ugróvillák működésének mechanikai tulajdonságait tárták fel. Kiderítették, miként képes az állatka irányítani az ugrását, hogyan helyezkedik a légi manőver során, majd érkezik vissza a felszínre, általában talpra esés formájában, miközben mindezt egy szemvillanás alatt végzik el, és megmenekülnek a ragadozójuk elől.

„Ezek a különös felépítésű lények egy nem túl stabil helyen, a vízfelszínen élnek” – mondta Saad Bhamla, a kutatás egyik résztvevője. „A vízfelszínről felugrásuk és visszaérkezésük megértéséhez mind a hidrodinamikai, mind az aerodinamikai hatásokat érintő ismereteinkre szükség van. A tanulmányunkban azt a célt tűztük ki, hogy feltárjuk, miként képesek szinte mindig talpra esni.” A kutatásról a PNAS folyóiratban számoltak be a szakemberek.

E sikeres manőverezéshez az ugróvillások testtartására és a speciális, ugrást szolgáló szervükre van szükség. Felugráskor az ugróvillájuk állásának szögét igazítják be, ugrás közben a levegőben a testükkel U alakot vesznek fel, amely aerodinamikai nyomatéka révén, mintegy 20 ezredmásodperccel az elugrást követően megfelelő állásba igazítja testüket.

Egy ugróvillás oldalnézetben, a nyíl a testére kb. merőleges, a lábaknál kétszer vastagabb kis csövecskét, a kollofórát jelzi. Az ugróvillát is láthatjuk, ezt a teste alá hajtva tartja az állat, és nagyjából a kollofóráig nyúlik. (A sárgás, kisebb állatka is egy ugróvillás, a gömböcugrókák közé tartozó egyed). A két állatka egy egyszerű kerti madáritató felszínén volt, a felvétel kis digitális mikroszkóppal készült.
Forrás: Landy-Gyebnár Mónika
Az ugróvillásoknak van egy különleges szervük is, amelyet kollofórának hívnak, e szerv a hasi oldalon található, és a pontos funkciója hosszú ideje viták tárgya. A szerv csőszerű, hidrofil és egy egészen apró cseppecske vizet tartalmaz, amelynek segítségével az állatka a vízfelszínhez tud tapadni. Most azonban kiderült: amikor leérkeznek az állatkák, a kollofórájukra esnek rá.

„Senki se igazolta eddig kísérletekkel, hogy mi célt szolgál a kollofóra, nekünk sikerült először kimutatni, hogy az állatok túléléséhez szükséges. Szükségük van rá a stabilitáshoz, már a felugráskor is, de még fontosabb szerepe van az akrobatikus, tökéletes leérkezés során.” – mondta Ortega-Jimenez.

A vizsgálatok és modellszámítások szerint a kollofóra mind a felszínen közlekedés, mind az ugrásból leérkezés során kulcsfontosságú, ahhoz van rá szükség, hogy azonnal stabilan landoljanak, s ne bucskázzanak leérkezéskor.

Ortega-Jimenez (balra) és Saad Bhamla (jobbra) ugróvillásokat gyűjt egy pataknál.
Forrás: Georgiatech

A nagy sebességű felvételek alapján a kutatók elkészítették azt a matematikai modellt, amely leírja az ugróvillás mozgásformáit, majd ezt számítógépes modellbe táplálták. A modellezés segítségével másodjára is beigazolódott az, amit az élő megfigyelésekből leszűrtek arról, hogy miként stabilizálja magát az ugróvillás, és mire használja a kollofóráját.

Az ugróvillások evolúciós sikeréhez alapvetően járultak hozzá azon tulajdonságai, amelyeket most feltártak a szakemberek. A sikert azonban még tovább lehet fokozni: a kutatók olyan robotot építettek, az ugróvillások tulajdonságai alapján, amellyel egy régi robotikai problémát sikerült megoldani. Az apró ugró robotok számára eddig igen nagy kihívás volt az, hogy a levegőben megfelelő állásba forduljanak a landoláshoz. A most elvégzett kutatás azonban utat nyithat azon robotok előtt, amelyekkel eddig bejáratlan helyeket lehet majd megismerni, így a vízfelszínt. Egy tesztrobot megépítése segítségével a kutatók – az ugróvillás nélkülözhetetlen szerveinek utánzásán át – sikeresen megoldották az ugrás-visszaérkezés problémáját. Az ugróvillások 85 százalékban sikeresen landolnak (a megfelelő testtartással, vagyis talpra esnek), a robotok esetében ez 75 százalékos siker.

A nagyobb termetű állatok közt a gekkók vagy a macskák közismerten jól korrigálják ugrás, esés közben a testtartásukat, most egy egészen kicsiny állatka, az ugróvillás is csatlakozott ehhez az akrobata társasághoz. Sőt, a kutatók szerint ez csak a jéghegy csúcsa: az aprócska élőlények különleges mechanikai tulajdonságainak megismerés csak most kezdődik.

Hozzászólások

Lámák napja – december 9.

Lámák napja – december 9.

A láma a tevefélék dél-amerikai képviselője, háziasított állat, a tájkép és az ősi kultúra elengedhetetlen kelléke, ezért saját ünnepnapot is érdemel az állat.

Európa bükkösei szenvednek a szárazságtól

Európa bükkösei szenvednek a szárazságtól

Németországban végzett felmérés mutatta meg a bükkfák aszály miatti stresszállapotát.

A gepárd üzenőfái más állatfajoknak is fontosak

A gepárd üzenőfái más állatfajoknak is fontosak

Néhány éve derült ki, hogy a gepárdok bizonyos fákat jelölnek meg szagjeleikkel, egy új kutatás feltárta, hogy e fák más állatfajok számára is fontosak.

Két új fajt fedeztek fel Kínában

Két új fajt fedeztek fel Kínában

A dél-kínai karsztvidék biológiai sokféleségének felmérése során bukkantak rá az eddig ismeretlen állatokra.

Kiderült, a hangyának is van teje

Kiderült, a hangyának is van teje

Persze ne olyat képzeljünk el, mint az emlősállatoké, ám a feladatát és összetételét tekintve ahhoz igencsak hasonló.

National Geographic 2022. novemberi címlap

Előfizetés

A nyomtatott magazinra,
12 hónapra

13 200 Ft

Korábbi számok

National Geographic 2010. januári címlapNational Geographic 2010. februári címlapNational Geographic 2010. márciusi címlapNational Geographic 2010. áprilisi címlapNational Geographic 2010. májusi címlapNational Geographic 2010. júniusi címlapNational Geographic 2010. júliusi címlapNational Geographic 2010. augusztusi címlapNational Geographic 2010. szeptemberi címlapNational Geographic 2010. októberi címlapNational Geographic 2010. novemberi címlapNational Geographic 2010. decemberi címlapNational Geographic 2011. januári címlapNational Geographic 2011. februári címlapNational Geographic 2011. márciusi címlapNational Geographic 2011. áprilisi címlapNational Geographic 2011. májusi címlapNational Geographic 2011. júniusi címlapNational Geographic 2011. júliusi címlapNational Geographic 2011. augusztusi címlapNational Geographic 2011. szeptemberi címlapNational Geographic 2011. októberi címlapNational Geographic 2011. novemberi címlapNational Geographic 2011. decemberi címlapNational Geographic 2012. januári címlapNational Geographic 2012. februári címlapNational Geographic 2012. márciusi címlapNational Geographic 2012. áprilisi címlapNational Geographic 2012. májusi címlapNational Geographic 2012. júniusi címlapNational Geographic 2012. júliusi címlapNational Geographic 2012. augusztusi címlapNational Geographic 2012. szeptemberi címlapNational Geographic 2012. októberi címlapNational Geographic 2012. novemberi címlapNational Geographic 2012. decemberi címlapNational Geographic 2013. januári címlapNational Geographic 2013. februári címlapNational Geographic 2013. márciusi címlapNational Geographic 2013. áprilisi címlapNational Geographic 2013. májusi címlapNational Geographic 2013. júniusi címlapNational Geographic 2013. júliusi címlapNational Geographic 2013. augusztusi címlapNational Geographic 2013. szeptemberi címlapNational Geographic 2013. októberi címlapNational Geographic 2013. novemberi címlapNational Geographic 2013. decemberi címlapNational Geographic 2014. januári címlapNational Geographic 2014. februári címlapNational Geographic 2014. márciusi címlapNational Geographic 2014. áprilisi címlapNational Geographic 2014. májusi címlapNational Geographic 2014. júniusi címlapNational Geographic 2014. júliusi címlapNational Geographic 2014. augusztusi címlapNational Geographic 2014. szeptemberi címlapNational Geographic 2014. októberi címlapNational Geographic 2014. novemberi címlapNational Geographic 2014. decemberi címlapNational Geographic 2015. januári címlapNational Geographic 2015. februári címlapNational Geographic 2015. márciusi címlapNational Geographic 2015. áprilisi címlapNational Geographic 2015. májusi címlapNational Geographic 2015. júniusi címlapNational Geographic 2015. júliusi címlapNational Geographic 2015. augusztusi címlapNational Geographic 2015. szeptemberi címlapNational Geographic 2015. októberi címlapNational Geographic 2015. novemberi címlapNational Geographic 2015. decemberi címlapNational Geographic 2016. januári címlapNational Geographic 2016. februári címlapNational Geographic 2016. márciusi címlapNational Geographic 2016. áprilisi címlapNational Geographic 2016. májusi címlapNational Geographic 2016. júniusi címlapNational Geographic 2016. júliusi címlapNational Geographic 2016. augusztusi címlapNational Geographic 2016. szeptemberi címlapNational Geographic 2016. októberi címlapNational Geographic 2016. novemberi címlapNational Geographic 2016. decemberi címlapNational Geographic 2017. januári címlapNational Geographic 2017. februári címlapNational Geographic 2017. márciusi címlapNational Geographic 2017. áprilisi címlapNational Geographic 2017. májusi címlapNational Geographic 2017. júniusi címlapNational Geographic 2017. júliusi címlapNational Geographic 2017. augusztusi címlapNational Geographic 2017. szeptemberi címlapNational Geographic 2017. októberi címlapNational Geographic 2017. novemberi címlapNational Geographic 2017. decemberi címlapNational Geographic 2018. januári címlapNational Geographic 2018. februári címlapNational Geographic 2018. márciusi címlapNational Geographic 2018. áprilisi címlapNational Geographic 2018. májusi címlapNational Geographic 2018. júniusi címlapNational Geographic 2018. júliusi címlapNational Geographic 2018. augusztusi címlapNational Geographic 2018. szeptemberi címlapNational Geographic 2018. októberi címlapNational Geographic 2018. novemberi címlapNational Geographic 2018. decemberi címlapNational Geographic 2019. januári címlapNational Geographic 2019. februári címlapNational Geographic 2019. márciusi címlapNational Geographic 2019. áprilisi címlapNational Geographic 2019. májusi címlapNational Geographic 2019. júniusi címlapNational Geographic 2019. júliusi címlapNational Geographic 2019. augusztusi címlapNational Geographic 2019. szeptemberi címlapNational Geographic 2019. októberi címlapNational Geographic 2019. novemberi címlapNational Geographic 2019. decemberi címlapNational Geographic 2020. januári címlapNational Geographic 2020. februári címlapNational Geographic 2020. márciusi címlapNational Geographic 2020. áprilisi címlapNational Geographic 2020. májusi címlapNational Geographic 2020. júniusi címlapNational Geographic 2020. júliusi címlapNational Geographic 2020. augusztusi címlapNational Geographic 2020. szeptemberi címlapNational Geographic 2020. októberi címlapNational Geographic 2020. novemberi címlapNational Geographic 2020. decemberi címlapNational Geographic 2021. januári címlapNational Geographic 2021. februári címlapNational Geographic 2021. márciusi címlapNational Geographic 2021. áprilisi címlapNational Geographic 2021. májusi címlapNational Geographic 2021. júniusi címlapNational Geographic 2021. júliusi címlapNational Geographic 2021. augusztusi címlapNational Geographic 2021. szeptemberi címlapNational Geographic 2021. októberi címlapNational Geographic 2021. novemberi címlapNational Geographic 2021. decemberi címlapNational Geographic 2022. januári címlapNational Geographic 2022. februári címlapNational Geographic 2022. márciusi címlapNational Geographic 2022. áprilisi címlapNational Geographic 2022. májusi címlapNational Geographic 2022. júniusi címlapNational Geographic 2022. júliusi címlapNational Geographic 2022. augusztusi címlapNational Geographic 2022. szeptemberi címlapNational Geographic 2022. októberi címlapNational Geographic 2022. novemberi címlap

Hírlevél feliratkozás

Kérjük, erősítsd meg a feliratkozásod az e-mailben kapott linkre kattintva!

Kövess minket