ก่อนที่พวกมันจะเติบโตปีกและโบยบิน
ตั๊กแตนตำข้าวหนุ่มต้องอาศัยการกระโดดเพื่อเคลื่อนที่ไปรอบๆ เว็บสล็อต แต่ตั๊กแตนตำข้าวตัวเล็ก ๆ เหล่านี้กระโดดได้ดีจริงๆ ตั๊กแตนตำข้าวเด็กและเยาวชนต่างจากแมลงส่วนใหญ่ซึ่งมักจะหมุนอย่างควบคุมไม่ได้และบางครั้งก็พังทลายลงมา
แต่พวกเขาทำอย่างนั้นได้อย่างไร? เพื่อหาคำตอบ Malcolm Burrows จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ในอังกฤษและเพื่อนร่วมงานได้ถ่ายทำตั๊กแตนตำข้าว Stagmomantis theophila ที่ สวดมนต์และกระโดด 381 ตัวตามเป้าหมาย ผลการศึกษา ของพวกเขา ปรากฏในวันที่ 5 มีนาคมในCurrent Biology
สำหรับการทดสอบกระโดดแต่ละครั้ง นักวิจัยได้วางแมลงตัวเล็กไว้บนหิ้งโดยมีไม้เรียวสีดำวางไว้ห่างหนึ่งถึงสองความยาวลำตัว การกระโดดขึ้นไปยังราวบันไดนั้นรวดเร็ว — เพียง 80 มิลลิวินาที เร็วกว่าการกะพริบตา — แต่วิดีโอความเร็วสูงบันทึกทุกการเคลื่อนไหวที่ 1,000 เฟรมต่อวินาที ที่ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เห็นว่าเกิดอะไรขึ้น: อย่างแรก แมลงส่ายหัวจากทางด้านข้าง สแกนเส้นทางของมัน จากนั้นมันก็โยกตัวไปข้างหลังและขดตัวหน้าท้องพร้อมที่จะกระโดด ด้วยการกดขา ตั๊กแตนตำข้าวก็ออกไป มันหมุนหน้าท้อง ขาหลัง และขาหน้าในอากาศ แต่ร่างกายของมันอยู่ในระนาบเดียวกับเป้าหมายและร่อนลงบนแขนขาทั้งสี่
นักวิจัยเขียนว่า “หน้าท้อง ขาหน้า และขาหลังทำการหมุนตามเข็มนาฬิกาและทวนเข็มนาฬิกา ในระหว่างที่พวกเขาเปลี่ยนโมเมนตัมเชิงมุมในช่วงเวลาต่างๆ และในรูปแบบต่างๆ” “ผลลัพท์ … คือลำต้นของตั๊กแตนตำข้าวหมุนไป 50 องศาเมื่อเทียบกับแนวนอนโดยมีโมเมนตัมเชิงมุมที่เกือบคงที่ ซึ่งอยู่ในแนวเดียวกันอย่างสมบูรณ์สำหรับการลงจอดด้วยขาหน้าและขาหลังที่พร้อมจะจับเป้าหมาย”
การอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม เป็นกุญแจสำคัญในการลงจอดที่สมบูรณ์แบบที่นี่ มันปล่อยให้ตั๊กแตนตำข้าวหมุนตัวและเรียงตัวก่อนจะพุ่งไปที่เป้าหมาย นักวิจัยตั้งข้อสังเกตว่าสัตว์อื่น ๆ ยังใช้ประโยชน์จากความแปลกประหลาดของฟิสิกส์นี้ มีกิ้งก่า หลายสายพันธุ์ เช่น ที่ใช้หางเป็นแหล่งสะสมโมเมนตัมเชิงมุม และแมวที่ล้มซึ่งหมุนส่วนหน้าและส่วนหลังของร่างกายของพวกมัน ยังใช้การอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุมเพื่อร่อนลงบนพื้นสี่ฟุต
เพื่อทดสอบว่าจะเกิดอะไรขึ้นถ้าตั๊กแตนตำข้าวไม่สามารถหมุนส่วนต่างๆ ของมันได้
นักวิจัยได้ทำบางสิ่งที่ดุร้าย — พวกเขาเอาหน้าท้องของแมลงสองตัวมาทับ เมื่อเด็กเหล่านั้นกระโดด พวกเขาไม่สามารถเข้าแถวเพื่อลงจอดได้ พวกเขาหมุนตัวไม่หมุน จับเสาไม่ได้ และบางครั้งก็ชนกับศีรษะก่อน อุ๊ย
ตั๊กแตนตำข้าวตัวเล็กควบคุมการกระโดดโดยหมุนหน้าท้องเพื่อปรับจุดศูนย์กลางมวลและควบคุมการหมุน เมื่อแมลงขยับหน้าท้องไม่ได้ (เพราะนักวิทยาศาสตร์จับส่วนต่างๆ ของมันเข้าด้วยกัน) ตั๊กแตนตำข้าวไม่สามารถควบคุมการกระโดดของมันจะพุ่งไปข้างหน้าได้
ปอดของจระเข้อาจไม่มีถุงลมแบบบอลลูนที่ห้อยต่องแต่ง แต่ทางเดินหายใจขนาดใหญ่ของพวกมันมีรูปทรงหลวม ๆ ร่วมกับปอดของนก เพื่อดูว่ารูปเรขาคณิตนั้นสามารถสร้างกระแสลมแบบทิศทางเดียวได้หรือไม่ เกษตรกรได้ทดสอบจระเข้ที่มีชีวิต 5 ตัวโดยใช้เซ็นเซอร์ขนาดเล็กที่ยืมมาซึ่งสามารถตรวจจับการไหลของอากาศได้
การทดสอบ การทดสอบ
เธอจำได้ว่าครั้งแรกที่เซ็นเซอร์อ่านค่าว่าอากาศไหลไปทางหลอดเลือดในปอดของจระเข้ “มันทำให้ดีอกดีใจและน่ากลัวไปพร้อม ๆ กัน” ชาวนากล่าว “ถ้าฉันตีพิมพ์อะไรแบบนั้นและมันผิด มันจะเป็น ‘การหลอมรวมที่เย็นชา’ อีกครั้ง อาชีพของฉันจะจบลง” (มหาวิทยาลัยยูทาห์ที่ซึ่งชาวนาทำงานอยู่ เป็นศูนย์สำหรับความสูงส่งและการระเบิดที่ตามมาในปี 1989 อ้างว่าสแตนลีย์ ปอนส์นักเคมีในยูทาห์และเพื่อนร่วมงานได้รับนิวเคลียร์ฟิวชันที่อุณหภูมิห้อง)
แรงกดดันที่เข้มข้นขึ้น ในที่สุด NSF ก็ให้ทุนสนับสนุนแก่เธอในความพยายามครั้งที่ห้าของเธอในปี 2008 เพื่อดูว่าผลลัพธ์ที่ให้กำลังใจในขั้นต้นของเธอเป็นเพียงสิ่งประดิษฐ์ของเซ็นเซอร์หรือไม่ ชาวนาได้ลองใช้วิธีอื่นในการทดสอบทิศทางการไหลที่ยืมมาจากการวิจัยปอดของนกในช่วงทศวรรษที่ 1940
EH Hazelhoff ศาสตราจารย์ที่เฉลียวฉลาดจากมหาวิทยาลัย Groningen ในประเทศเนเธอร์แลนด์ ได้ตรวจปอดจากอีกาที่ตายแล้วและต้มซุปเมล็ดแป้งในของเหลวใสผ่านทางเดินหายใจ อากาศและของเหลวเป็นไปตามกฎของพลศาสตร์ของไหลแบบเดียวกันเขาชี้ให้เห็นในเอกสารปี 1943 เขาคำนวณว่าน้ำเคลื่อนที่ด้วยความเร็วประมาณหนึ่งในห้าของอากาศ เพื่อชดเชยความหนาแน่นที่มากขึ้นของน้ำ ควรใช้เส้นทางเดียวกับปอดที่อากาศทำ เพื่อติดตามเส้นทางนั้น เขาสร้างหน้าต่างเล็ก ๆ ในการดูนกเพื่อเผยให้เห็นปอดและดูว่าจุดแป้งสีซีดเคลื่อนไปทางใด เว็บสล็อต
