Was hoch geht muss auch wieder runter kommen

Was hoch geht muss auch wieder runter kommen

Video: JakesBaby / Learning to fly (Cover von Tom Petty and the Heartbreakers) (Kann 2020).

Anonim

von der University of California - Riverside

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Geckos sind in warmen Regionen der Welt anzutreffen und können extrem steile, glatte Oberflächen erklimmen. Zu diesem Zweck verwenden sie ein Klebesystem - eine wichtige evolutionäre Innovation, die das Klettern in vertikaler Richtung und sogar in umgekehrter Position erleichtert. Auf der Unterseite ihrer Zehen befinden sich "Setae", Millionen von sehr feinen haarartigen Strukturen, die eine vergrößerte Oberfläche und einen engen Kontakt zwischen dem Fuß und der Oberfläche, auf der er ruht, bieten.

Dieses Klebesystem funktioniert am besten, wenn die Belastung - die Aufbringung des Gewichts des Geckos - entlang der Längsachse des Zehs erfolgt und wenn diese Belastung entlang der natürlichen Krümmung der Seten erfolgt. Aber können Geckos dieses Klebesystem einsetzen, wenn sie bergab fahren? Wenn die Setae so positioniert sind, dass die Belastung gegen ihre natürliche Krümmung verläuft, würde der Gecko dann nicht abrutschen, wenn er sich bergab bewegt?

Biologen der University of California, Riverside, haben jetzt im Labor Experimente mit Geckos durchgeführt, um die Antwort zu finden. Sie stellten fest, dass Geckos beim Befahren steiler Abfahrten die Position ihrer Hinterfüße umkehren, um möglicherweise das Klebesystem als Bremse und / oder Stabilisator zu verwenden, was dazu führte, dass die Ziffern der Hinterfüße nach hinten zeigten und die Seten in den Hinterfüßen entlang ausgerichtet waren die natürliche Krümmung der Seten, um der Schwerkraft entgegenzuwirken. Insbesondere an einem 45-Grad-Abhang drehten die Geckos ihre Hinterbeine bis zu 70 Grad nach hinten (in Richtung des Schwanzes).

"Diese Multifunktionalität des Gecko-Klebstoffsystems ermöglicht eine effektive Fortbewegung sowohl bergauf als auch bergab", sagte Timothy Higham, Assistenzprofessor für Biologie, in dessen Labor die Forschung durchgeführt wurde. "Ohne diese Fähigkeit könnten Geckos effektiv aufsteigen, aber sie könnten nicht so leicht absteigen. In der Tat könnten sie bergab stürzen."

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Die Forschung hat Anwendungen in der Robotik, insbesondere darin, wie Roboter entworfen werden können, um komplizierte Oberflächen auf und ab zu bewegen. Die meisten Studien zur Fortbewegung von Tieren wurden in ebenem Gelände durchgeführt. Während es relativ einfach ist, die Nachfrage nach einem Tier vorherzusagen, das bergauf geht, und es sogar bergauf zu bewegen, ist es weitaus schwieriger, ein Tier dazu zu bringen, sich bergab zu bewegen, sagte Higham.

"Wir haben in der Literatur eine Menge Aufwärtsbewegungen - sozusagen die tief hängenden Früchte", sagte er. "Im Gegensatz dazu gibt es nur wenige Studien zur Fortbewegung bergab. Aber wie Tiere ihrem Körper Stabilität verleihen, wenn sie sich in unebenem Gelände bewegen - der kontrollierte Abstieg von Geckos ist nur ein Beispiel - muss genau untersucht werden."

Die Forschung zeigte auch, dass die Vorderbeine, wenn sich Geckos bergab bewegen, wahrscheinlich als Bremsen dienen und auf die Oberfläche drücken, um die Reibung zu erhöhen. und die Hinterbeine wirken wahrscheinlich als Stabilisatoren, ähnlich den Stützrädern eines Kinderfahrrads.

"Gecko-Adhäsion ist direktional", erklärte Aleksandra V. Birn-Jeffery, die erste Autorin des Forschungspapiers und ehemalige Postdoktorandin in Highams Labor. "Es funktioniert nicht wie ein Klettverschluss und es gibt keine Saugnäpfe. Die Adhäsion erfolgt über intermolekulare Kräfte und Reibung (Scherkraft) und wirkt hauptsächlich entlang der Längsachse der Ziffer. Dies schränkt die Ausrichtung des Fußes ein Fortbewegung."

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Birn-Jeffery und Higham verwendeten in ihren Experimenten Chondrodactylus bibronii (Gecko), da sie unterschiedliche Lebensräume bevorzugen und keine funktionellen Klauen haben. Bevor das Klebesystem aufgetragen wird, rollt der Gecko seine Finger in die Luft, landet den Fuß auf einer Oberfläche, löst die Finger und greift in das System ein. Bevor er seinen Fuß wieder anhebt, rollt er seine Ziffern zusammen.

"Sie tun dies, um das Klebstoffsystem freizugeben. Andernfalls könnte es schwierig sein, die Füße von der Oberfläche zu lösen, da das Klebstoffsystem sehr stark ist", sagte Birn-Jeffery.

Als nächstes werden die Forscher Geckos in ihrem natürlichen Lebensraum in Namibia und Südafrika untersuchen. Higham wird voraussichtlich im November 2014 Namibia besuchen.

"Es ist merkwürdig, dass nicht viele Leute untersucht haben, wie sich Geckos bergab bewegen", sagte er. "Wir sind die ersten, die das wirklich herausfinden."

Die Studienergebnisse erscheinen heute (14. Oktober) in Biology Letters , einer Veröffentlichung der Royal Society.