Salah satu pemain alam yang paling mengesankan: Spring’s Tail

Di antara keajaiban alam yang jarang diperhatikan orang: ekor pegas semi-akuatik yang bergerak.

Ada sekitar 9.000 spesies springtail yang dikenal – invertebrata kecil seperti kutu – di seluruh dunia. Banyak yang hidup di habitat yang gelap dan lembab, tetapi mereka dapat ditemukan di ketujuh benua; Beberapa bahkan bermigrasi di atas salju. Arthropoda menjelajahi Bumi dengan melemparkan tubuh mereka ke udara, terkadang berputar 500 kali per detik, seperti pemain sirkus yang menembak dari meriam yang berdiri sendiri. Semoga beruntung melihat pertunjukan tempat tidur gantung – kebanyakan springtail “sekecil sebutir pasir,” kata Victor Ortega Jimenez, seorang peneliti biomekanik Universitas Maine yang mempelajari makhluk itu.

Sekarang, serangkaian video gerakan lambat yang diperbesar dari lompatan beroktan tinggi ini, dirilis oleh Dr. Ortega Jimenez dan rekan di artikel Diterbitkan Senin di Prosiding National Academy of Sciences, itu mengungkapkan elemen kontrol fisik kecil yang hampir gesit. Visual membantu dengan penjelasan rinci tentang bagaimana pegas ekor melompat di udara dan berakhir di kaki mereka hampir setiap kali mereka mendarat.

Ortega Jiménez mengatakan dominasi ekor yang berdenyut sebagian besar berasal dari fitur paling khas dan misterius mereka, colophore, sebuah tabung yang muncul dari perut mereka. Tabung ini berinteraksi dengan cara yang berbeda dengan gaya di sekitar hewan: tarikan, tegangan permukaan, gravitasi. “Mereka memanfaatkan air dan udara,” kata Dr. Ortega Jimenez.

Ekor yang berdenyut bukanlah serangga, meskipun telah lama diklasifikasikan seperti itu karena enam kakinya, badan yang tersegmentasi, dan antena. Karena mulut mereka, yang telah ditarik ke dalam kepala mereka, mereka sekarang menjadi mayoritas kelas taksonomi yang berbeda: entognatha.

Secara taksonomi, springtail disebut Collembola, sebutan yang diberikan kepadanya oleh John Lubbock, seorang poliglot Inggris dari abad ke-19 dan awal abad ke-20. Kata tersebut berasal dari kata Yunani yang berarti “lem” dan “pasak”. Lubbock memilih nama itu dari perilaku yang dia amati setelah memutar pegas di punggung mereka dan menerbangkan sepotong kaca di atas perut mereka. Hewan-hewan akan mencapai cangkang dengan kaki mereka sementara pada saat yang sama mengeluarkan cairan dari tepi tepi mereka dan mendorongnya ke permukaan. Penanya ini, Lubbock menulis“Tanpa diragukan lagi, ini memberikan peluang yang lebih baik.”

Sarjana lain kemudian memperdebatkan interpretasi fungsi colophore ini. Pada abad kedua puluh, penjelasan fungsional yang paling diterima untuk colophores – satu-satunya bagian dari tubuh ekor mata air yang menarik air – adalah sebagai Cara menyerap nutrisi. Kegunaan lain telah disarankan pada abad kedua puluh satu: itu bisa menjadi Alat pembersih diri atau cara untuk Menggambar lompatan ekor pegas.

Dr. Ortega Jimenez, yang penelitiannya berfokus pada bagaimana hewan bergerak, menjadi tertarik pada pegas ekor ketika dia melihat mereka melompat di dekat sungai. Padahal diyakini bahwa hewan hanya bisa mengarahkan diri ke suatu arah dan kemudian Membalik liar di udaraKetika artropoda melompat dari tepian ke dalam air dan kembali, Dr. Ortega Jimenez memperhatikan bahwa mereka tampaknya telah mendarat tepat di tempat mereka mulai. Melakukannya membutuhkan semacam kontrol di seluruh lompatan.

Kembali di lab, Dr. Ortega Jimenez mulai merekam Springtails dalam penerbangan, dan merancang terowongan angin kecil untuk melihat bagaimana hewan menangani kondisi cuaca yang berbeda. Dia menemukan bahwa kolofor ekor pegas terlibat di semua bagian lompatan.

Saat lepas landas, ketika ekor mata air membentur fracula seperti ekor dari air, colophores mengambil setetes air. Ketika hewan-hewan itu berputar di udara, mereka akan menekuk tubuh mereka dalam bentuk U, yang memperlambat putaran mereka dan akhirnya memungkinkan mereka untuk terbang lurus di udara, seperti pahlawan super kecil.

Ketika terbalik saat berada di terowongan angin, mata air ekor dengan tetesan air di casingnya mampu membalik diri dalam waktu kurang dari 20 milidetik, lebih cepat dari hewan mana pun yang tercatat sebelumnya. Peti keluar, ekor yang berdenyut turun, dan colophore air memberinya dasar yang lebih kuat dan daya rekat yang lengket ke permukaan.

“Mereka terjun payung, dan mereka mendarat dengan kaki mereka sendiri,” kata Dr. Ortega Jimenez.

Dengan menggunakan model matematika, para peneliti menemukan bahwa mata air ekor yang memiliki tetesan air di selongsongnya berfluktuasi jauh lebih sedikit ketika mereka mendarat daripada ekor mata air kering. Mereka bisa berakhir di kaki mereka di separuh waktu. Meskipun colophores kemungkinan memiliki fungsi lain, perannya dalam melompat – saat lepas landas, terbang dan mendarat – tampaknya penting, kata Saad Bahla, seorang peneliti biomekanik di Georgia Institute of Technology yang juga mengerjakan penelitian tersebut. “Itu, bagi saya, adalah fitur keren di sini,” katanya.

Dr. Bhamla membantu mendatangkan robotika, yang merancang robot ekor pegas yang dapat mengoreksi dirinya sendiri di udara dan mendarat dengan kakinya 75 persen dari waktu. Dia mengatakan, jenis kontrol ini belum dipelajari dengan baik dalam robotika, yang sering berfokus pada lepas landas. Membangun mesin yang bisa mendarat terus-menerus berarti membangun mesin yang siap melompat lebih cepat. Karena jika mereka bisa mengontrol lompatannya, mereka bisa terus melakukannya berulang-ulang,” kata Dr. Bhamla. “Itu lebih menarik.”

Dr Ortega Jimenez mengatakan ini juga bisa memberikan penjelasan evolusioner untuk lompatan ekor musim semi. Meskipun ada banyak spekulasi pada saat ini dan “evolusi dari binatang yang melompat ini adalah sebuah misteri,” pemulihan yang cepat dari lompatan memungkinkan peloncat untuk melarikan diri dari pemangsa dengan lebih baik. “Persiapan sangat penting untuk kelangsungan hidup,” kata Dr Ortega Jimenez.

Para peneliti terkejut menemukan begitu banyak kontrol pada hewan kecil seperti itu. Tetapi dinamika dalam skala kecil sering kali berlawanan dengan intuisi, dan bahkan fitur dasar pun dengan mudah diabaikan. Sedikit air di perut bisa mengubah segalanya.

“Dari segi desain, sangat sederhana,” kata Dr. Bhamla. “Dia seperti, ‘Kenapa aku tidak memikirkan ini?'” “