Miksi Spidermania ei voi esiintyä: Geckot ovat "kokorajoja" kiinni seinille

Spider-Man ensipelailut! (tallenne Twitchistä) (Heinäkuu 2019).

Anonim

Viimeisimmät tutkimukset paljastavat, miksi geckot ovat suurimpia eläimiä, jotka pystyvät skaalaamaan sileät pystysuorat seinät - vielä suurempia kiipeilijöitä vaatisi hallitsemattomasti suuria tahmeita jalkoja. Tutkijat arvioivat, että ihminen tarvitsisi liimapintoja, jotka kattaisivat 40% kehon pinnasta, jotta kävisi seinää kuten Spiderman, ja uskovat, että heidän näkemyksensä vaikuttavat suuren mittakaavan geekokoisten liimojen toteuttamiskelpoisuuteen.

Uusi PNAS- tutkimuksessa julkaistu tutkimus osoittaa, että eläinten kasvattamisesta punkista ja hämähäkkeistä aina puiden sammakoihin ja geckoihin asti, liimojen jalkatyynyjen peittämien kehon pinta-ala kasvaa elimistön koon kasvaessa asettaen rajan eläimen kokoon, joka voi käytä tätä strategiaa, koska suurempia eläimiä vaatisi mahdottoman suuria jalkoja.

Tohtori David Labonte ja hänen kollegojeni Cambridgen yliopiston eläinlääketieteellisessä yksikössä löysivät, että pienet punkit käyttävät noin 200 kertaa vähemmän niiden koko kehon alue liima-tyynyjä kuin gecko, luonnon suurin adheesiopohjaisia ​​kiipeilijöitä. Ja ihmisillä? Me tarvitsemme noin 40% koko kehon pinnasta, eli noin 80% etuosastamme, joka peitetään tahmeilla jalkapohjilla, jos halusimme tehdä vakuuttavan Spidermanin vaikutelman.

Kun eläin on riittävän suuri, jotta se tarvitsee huomattavan osan sen kehon pintaan, joka peitetään tarttuvilla jalkaterroilla, tarvittavat morfologiset muutokset tekisivät tämän piirteen kehityksen epäkäytännölliseksi, Labonte ehdottaa.

"Jos esimerkiksi ihminen halusi kulkea seinän läpi, miten geekki tekee, tarvitsemme epäkäytännöllisesti suuria tahmeita jalkoja - meidän kengämme olisi oltava eurooppalainen koko 145 tai Yhdysvaltain koko 114", sanoo Walter Federle, vanhempi kirjailija myös Cambridgen Department of Zoology.

Tutkijat sanovat, että tällaiset käsitykset liimapintaisten jalkapohjien kokorajoista saattavat olla syvällisiä vaikutuksia suuren mittakaavan bioinspektiivisten liimojen kehittämiseen, jotka tällä hetkellä vaikuttavat vain hyvin pieniin alueisiin.

"Kun eläimet kasvavat kokoa, kehon pinta-alan määrä tilavuusyksikköä kohti pienenee - antilla on paljon pinta-alaa ja hyvin vähän tilavuutta ja sininen valas on enimmäkseen tilavuus, jolla ei ole paljon pinta-alaa", Labonte kertoo.

"Tämä aiheuttaa ongelmia suuremmille kiipeilylajeille, koska niiden ollessa suurempia ja raskaampia ne tarvitsevat enemmän kiinni voimaa pystyäkseen tarttumaan pystysuoraan tai käänteisiin pintoihin, mutta niillä on verrattain vähemmän kehon pintaa, joka voidaan peittää tahmeilla jalkatyypeillä. että on olemassa kokorajoitus tahmeille jalkatyypeille kiipeilyn evoluutionaalisena ratkaisuna - ja se osoittautuu geckon kokoiseksi. "

Suuremmat eläimet ovat kehittäneet vaihtoehtoisia strategioita auttamaan heitä kiipeämään, kuten kynnet ja varpaat.

Tutkijat vertailivat 225 kiipeilevän eläinlajin painon ja jalkaterän kokoa, mukaan lukien hyönteiset, sammakot, hämähäkit, liskoeläimet ja jopa nisäkkäät.

"Verrattiin yli seitsemän suuruusluokan painoisia eläimiä, jotka ovat suunnilleen samoja kuin torjujen vertaaminen Big Benin painoon", sanoo Labonte.

Nämä tutkimukset antoivat myös tutkijoille paremmat käsitykset siitä, kuinka eläinten evolutionaariseen historiaan vaikuttaa ja rajoittaa liimapinnan jalkojen kokoa.

"Tarkastelimme äärettömän erilaisia ​​eläimiä - hämähäkki ja gecko ovat yhtä erilaisia ​​kuin ihminen on ant, mutta jos katsot heidän jalkojaan, heillä on huomattavan samanlaiset jalustat", sanoo Labonte.

"Kiipeilevien eläinten liima-aineet ovat erinomainen esimerkki konvergoituvasta evoluutiosta - jossa useat lajit ovat itsenäisesti, erilaisten evolutionaaristen historiojen kautta, saivat saman ratkaisun ongelmaan. Kun näin tapahtuu, on selvä merkki siitä, että sen on oltava erittäin hyvä ratkaisu."

Tutkijat uskovat, että voimme oppia näistä evolutionaarisista ratkaisuista suurten miehitettyjen liimojen kehittämisessä.

"Tutkimuksessamme korostetaan eläinten adheesion skaalaamisen merkitystä, ja skaalaus on myös tärkeä liimojen suorituskyvyn parantamiseksi paljon suuremmilla alueilla. On vielä paljon mielenkiintoista työtä tutkia eläinten kehittämä strategioita ylläpitämiseksi kyky skaalata sileitä seiniä, jolla olisi todennäköisesti myös erittäin hyödyllisiä sovelluksia suurten, tehokkaiden mutta hallittavien liimojen kehittämisessä ", Labonte sanoo.

Toinen mahdollinen ratkaisu on ongelma, kun pidät kiinni, kun olet iso eläin, ja se on tehdä tahmeat jalat sopivammaksi.

"Huomasimme, että tiiviisti liittyvien lajien koirien koko ei kasva riittävän nopeasti kehon koon mukaiseksi, mikä todennäköisesti on seurausta evoluutiosta." Nämä eläimet voivat silti pitää kiinni seinistä ", kertoo Christofer Clemente, Sunshine Coast.

"Sammakkoissa havaitsimme, että he ovat siirtyneet tähän toiseen vaihtoehtoon, jonka mukaan tyynyjä ei pidä pikemminkin kuin suurempia. On huomattavaa, että näemme kaksi erilaista evoluutioratkaisua ongelmaan, joka on suurta ja seisoo kiinni", Clemente sanoo.

"Kaikilla lajeilla ongelma ratkaistaan ​​kehittämällä suhteellisesti isompia tyynyjä, mutta tämä ei näytä mahdolliselta läheisesti liittyvien lajien sisällä, luultavasti koska ei ole tarpeeksi morfologista monimuotoisuutta sen sallimiseksi. on erinomainen esimerkki evoluutiosta ja innovaatiosta. "

menu
menu