Учёные обучили паука прыгать по команде, чтобы раскрыть секреты движения животных
Учёные впервые успешно обучили паука прыгать на разные расстояния и высоты, раскрыв секреты того, как некоторые хищные пауки ловят добычу.
Это самое передовое на сегодня исследование такого рода, проведённое учёными из Манчестерского университета. Впервые для записи, наблюдения и анализа движений и поведения паука использовались 3D КТ-сканирование и высокоскоростные камеры высокого разрешения.
Цели исследования:
- Выяснить, почему анатомия и поведение прыгающих пауков эволюционировали именно таким образом.
- Использовать это углублённое понимание для создания нового класса проворных микророботов, немыслимых с использованием современных инженерных технологий.
Исследование публикуется в журнале Nature Scientific Reports.
Ключевые способности паука:
- Прыгающий паук может совершить прыжок на расстояние, в 6 раз превышающее длину его тела, с места.
- Человек может прыгнуть примерно на 1,5 длины тела.
- Сила, действующая на ноги при отталкивании, может достигать 5 весов паука.
Методология:
Учёные обучили паука по кличке Ким (вид Phidippus regius — «Королевский прыгающий паук») прыгать на разную высоту и расстояние на искусственной платформе в лаборатории. Прыжки фиксировались сверхскоростными камерами, а для создания детальной 3D-модели ног и тела Ким использовалось микро-КТ-сканирование высокого разрешения.
Результаты:
Паук использует разные стратегии прыжка в зависимости от задачи:
- Для коротких дистанций Ким использует более быструю, низкую траекторию. Это требует больше энергии, но минимизирует время полета, повышая точность и эффективность для поимки добычи.
- Для прыжков на большее расстояние или высоту (например, для преодоления сложного рельефа) используется наиболее энергоэффективный способ.
Роль гидравлики:
Известно, что пауки используют внутреннее гидравлическое давление для разгибания ног. Однако оставалось неясным, используется ли это давление для усиления или замены мышечной силы при прыжке.
Результаты показывают, что, хотя Ким может двигать ногами с помощью гидравлики, ей не требуется дополнительная мощность от гидравлической системы для достижения выдающихся прыжковых характеристик. Таким образом, роль гидравлического движения у пауков остаётся открытым вопросом.