Самый быстрый поворот на Земле? Ученые утверждают, что этот паук — рекордсмен
Новое исследование Калифорнийского университета в Мерседе и Калифорнийской академии наук показывает, что пауки из семейства Selenopidae (пауки-плоскоходы) могут почувствовать приближение добычи с любого направления и развернуться для атаки за 1/8 секунды. Высокоскоростная съемка показала, что быстрый сгиб их длинных ног помогает охотникам совершить этот маневр, признанный самым быстрым поворотом, приводимым в движение ногами, среди всех животных на планете. Результаты опубликованы в Journal of Experimental Biology.
"Около половины всех видов пауков не используют паутину для ловли добычи", — говорит доктор Сара Крюс. "Одни преследуют и набрасываются, другие — сидят и ждут в засаде, как пауки-плоскоходы".
Чтобы зафиксировать то, что для невооруженного глаза выглядит как размытое движение, Крюс и ведущий автор доктор Ю Цзэн из UC Merced установили две синхронизированные высокоскоростные камеры над пауком и сбоку от него. Затем они изучили кадры атаки на скорости примерно в 40 раз медленнее исходной, чтобы понять механику этого уникального охотничьего маневра.
"Мы документируем и моделируем их быстрые вращения, — говорит Цзэн, — чтобы помочь проложить курс к созданию более маневренных роботов и других машин".
Хищники, готовые к выстрелу
Что позволяет паукам-плоскоходам развернуться на месте? Всё дело в ногах: их расставленная стойка параллельна земле, что обеспечивает более широкий диапазон неограниченного движения. Каждая нога также направлена в отдельную сторону и покрывает свой сектор 365-градусного окружения. Это означает, что паук может развернуться в сторону ничего не подозревающей добычи, независимо от угла её приближения.
Пауки-плоскоходы следят за следующей жертвой своими восемью глазами, хотя до сих пор неизвестно, используются ли какие-либо из них для зрения. Вместо этого пауки обнаруживают приближающуюся добычу (например, прыгающих сверчков или жужжащих мух-дрозофил) по колебаниям воздушного потока.
Чтобы смоделировать атаку этих восприимчивых хищников, сидящих в засаде, для каждого испытания Крюс и Цзэн выпускали сверчка и позволяли ему свободно подойти к пауку. Полученные кадры атаки выявили удивительные детали.
Как фигуристы, так и пауки-плоскоходы
"Мы обнаружили, что нога, ближайшая к добыче, закрепляется на земле, создавая точку опоры, с которой паук может подтянуть туловище ближе к добыче", — описывает линейный выпад паука Цзэн. Ноги, противоположные добыче, отталкиваются от земли, чтобы помочь. Вместе это сочетание тяги и толчка также создает начало скручивающей силы — крутящего момента, — который заставляет паука быстро вращаться.
Подобно фигуристам, прижимающим руки к телу, чтобы вращаться быстрее, пауки-плоскоходы затем поднимают с земли оставшиеся ноги и держат их близко к телу. Это позволяет грациозным охотникам вращаться на 40% быстрее и приземляться в идеальной позиции, направив ротовой аппарат на первый укус добычи.
По всему миру пауки-плоскоходы разворачиваются для атаки на добычу со скоростью до 3000 градусов в секунду. За то время, которое требуется вам, чтобы моргнуть, эти пауки на полной скорости могут совершить три полных оборота. Их вращение — самый быстрый поворот, приводимый в движение ногами, среди всех наземных животных, а также один из самых быстрых поворотов на планете — наравне с быстрыми воздушными "вертунами", такими как колибри и плодовые мушки.
Роботы, обратите внимание
Пауков-плоскоходов можно встретить в Северной и Южной Америке, а также в Африке, Азии и Австралии. Крюс, эксперт по семейству Selenopidae, ищет скрытных особей на деревьях и каменистых поверхностях в полевых условиях — и всё в темноте — прежде чем доставить ночных пауков в лабораторию для изучения.
"Пауки-плоскоходы всегда на шаг впереди в этой эволюционной гонке вооружений между хищником и жертвой, — говорит Крюс. — Если добыча находится дальше, пауки двигаются быстрее как линейно, так и с возрастающей скоростью вращения — спасения действительно нет".
Хотя документирование вращений пауков оказалось рекордным, у него есть и практическое применение.
"Вдохновение, почерпнутое из биоразнообразия, такого как пауки-плоскоходы, может привести к удивительным технологическим открытиям", — говорит Цзэн. Команда надеется, что их исследование механики этих вращений может быть полезно для новейших многоногих роботов и других машин, которым необходимо маневрировать в тесных, ограниченных пространствах.
"Просто наблюдая за этими пауками и их естественной историей, мы смогли сделать новые открытия в разных дисциплинах, — добавляет Крюс. — Вы никогда не знаете, по какому пути наука может привести вас дальше — некоторые из лучших открытий совершаются случайно".