Австралійські павуки стрибають крутіше за винищувачі

Австралійські павуки-стрибуни здатні витримувати перевантаження понад 13g під час стрибка, що перевищує можливості тренованого пілота винищувача в антигравітаційному костюмі.

Науковці з Університету Маккуорі провели унікальне дослідження біомеханіки стрибків павуків-павичів. Вони вивчали, як ці крихітні істоти здійснюють такі вражаючі стрибки. Завдяки напівгідравлічній системі ці крихітні членистоногі долають відстані, що в багато разів перевищують розміри їхнього тіла. Відеозйомка з частотою 5000 кадрів на секунду дозволила розкрити таємниці цього процесу.

Унікальна біомеханіка стрибка

Павуки-павичі належать до родини павуків-стрибунів, проте мають унікальну анатомію. “Ці павуки настільки малі, що їх можна помістити на нігті великого пальця,” – пояснює доцент Аджай Нарендра, керівник дослідження. Самці важать лише два міліграми і є одними з найлегших відомих павуків-стрибунів.

На відміну від інших тварин, павуки-стрибуни використовують напівгідравлічну систему пересування. У них відсутні м’язи-розгиначі, необхідні для стрибків. Замість цього вони скорочують м’язи цефалотораксу для виштовхування гемолімфи в ноги. Цей процес створює тиск, що змушує кінцівки швидко витягуватися. Скидання тиску призводить до поштовху, який підкидає павука в повітря.

Найвражаючим відкриттям дослідження стало прискорення, яке відчувають павуки під час стрибка. Самці та самки павуків-павичів зазнають перевантажень у 13,03g та 12,5g відповідно. Для порівняння, звичайна людина втрачає свідомість вже при 5g. Навіть досвідчений пілот у спеціальному костюмі витримує максимум 8-9g.

Відмінності між самцями та самками

Дослідники виявили суттєві відмінності між біомеханікою стрибків самців і самок. Самки павуків-павичів важать у шість разів більше за самців. Різниця в масі тіла впливає на динаміку їхніх рухів. Легші самці демонструють коротший час відриву від поверхні порівняно з самками.

“Ми змусили павуків стрибати через чотирисантиметровий проміжок від платформи для зльоту до платформи для приземлення,” – розповідає Анна Сейбель, співавтор дослідження. Використання високошвидкісної камери дозволило вченим детально вивчити процес стрибка. Павуків після зйомок випустили назад у їхнє природне середовище.

Самці павуків-павичів відрізняються від самок не лише вагою. У них є унікальна третя пара ніг. “Третя пара ніг довша, темніша і товща, ніж інші, і має пучки волосся,” – зазначає Пранав Джоші, один із дослідників. Самці використовують ці ноги під час залицяння до самок.

Практичне застосування досліджень

Аналіз відеоматеріалів показав, що третя і четверта пари ніг відіграють ключову роль у процесі стрибка. Павуки піднімають перші дві пари ніг і витягують їх перед собою. Четверта пара відривається від землі першою. За нею через кілька мілісекунд слідує третя пара.

Гнучкість тіла павуків дозволяє їм витримувати значні перевантаження. “Для таких тварин, як ми, з більш жорстким тілом, здатність витримувати силу тяжіння набагато обмеженіша,” – пояснює Нарендра. М’які тіла павуків, наповнені рідиною, краще справляються з екстремальними навантаженнями. Мала маса також зменшує сили, що діють на окремі частини тіла.

Вчені вважають, що їхні відкриття можуть знайти застосування в робототехніці. Унікальна здатність павуків контролювати свої стрибки зацікавила інженерів. Напівгідравлічні системи можуть стати основою для нового покоління роботів з ефективними цілеспрямованими рухами.

Незважаючи на свої мініатюрні розміри, павуки-павичі демонструють вражаючі здібності. Вони поєднують точність, швидкість і витривалість до перевантажень. Ці якості роблять їх ідеальними об’єктами для біомеханічних досліджень. Природа продовжує вражати вчених своїми інженерними рішеннями.

Результати дослідження опубліковано в журналі Journal of Experimental Biology. Вони відкривають нові перспективи для розуміння біомеханіки стрибків. Павуки-павичі доводять, що найменші створіння часто володіють найбільш вражаючими здібностями.