Прыгающие и скачущие

Невероятное мастерство прыжка у лягушек и цикад

Лягушки

Читайте также: Лягушки

Чтобы прыгать так быстро и на такие большие расстояния, лягушки должны иметь невероятные мышцы, не так ли? На самом деле, мышцы их лап не такие уж и крепкие. Это заставляет ученых задуматься о том, каким образом лягушки могут совершать такие огромные прыжки (длина прыжка может в 20 раз превышать длину тела лягушки). (Мировым рекордом на самый длинный прыжок длиной в 5,25 м может похвастаться гребнистая лягушка, размеры тела которой от носа до хвоста составляют всего 5 см.1,2,3,4) Теперь, возможно, ученым удалось найти ответ.5 Они снимали на пленку прыжки лягушки-быка и с помощью расчетов вычислили, что дополнительная пружинистость, необходимая для совершения таких мощных прыжков, должно быть, исходит из особой эластической структуры.6 Итак, правдоподобное объяснение заключается в том, что до того, как лягушки выпрыгивают в воздух, сокращающиеся мышцы лап также растягивают некий сухожильный компонент. Точно так же, как и резинка рогатки хранит в себе энергию и выталкивает метаемое тело, энергия сухожилий помогает «выстрелить» лягушку в воздух.

Цикады

Читайте также: Зубчатые механизмы в строении прыгающих насекомых

Несмотря на то, что прыжки лягушки – впечатляющее зрелище, исследования свидетельствуют о том, что  чемпионами мира по прыжкам следует назвать насекомое пенницу слюнявую (Philaenus spumarius ) из семейства цикад-пенниц. 7,8,9 Это насекомое, размеры которого составляют 6мм может совершать прыжок на расстояние в 70 см. Если сравнить по масштабам, такой прыжок сопоставим с прыжком человека на небоскреб в 210 метров высотой! Учтите еще и то, что, в отличие от лягушек, кенгуру и кузнечиков, которые используют преимущество своих длинных ног, в распоряжении пенниц для совершения прыжков имеются относительно короткие и легкие задние лапки. Как же они это делают?

Хотя мышцы ног у них действительно чрезвычайно мощные, секрет спонтанной и быстрой пружинистости пенницы (прыжок занимает по времени менее 1 милисекунды, т.е. ¹⁄_1,000 секунды) заключается в специальном катапультном механизме, сцепляющем лапы до тех пор, пока не выработается достаточная сила, чтобы преодолеть это сцепление. «Лапы щелкают, и вся сила выделяется в одно мгновение», - объясняет глава кафедры зоологии Кембриджского университета, профессор Малком Барроуз. Он подсчитал, что пенницы прилагают действующую силу, которая в 414 раз превышает массу их тела.10

Это во много раз превышает достижения других знаменитых прыгунов – блохи (135 раз), саранчи (8 раз) и человека (2–3 раза). Другие эксперты, изучающие модели передвижения у животных, соглашаются с тем, что результаты пенницы действительно впечатляют. «Это может даже заставить тебя поверить в Бога», - отмечает профессор Рассел Бодинет из Университета Аделаид, добавляя, что механизм, используемый данным насекомым для хранения энергии, до сих пор выше нашего понимания.11

Вы можете себе представить, что люди могли бы прыгать так, как это делает пенница? На самом деле, я не думаю, что кто-то размерами с человека захотел бы прыгать, как пенница, или даже как лягушка. Ведь одно дело – прыгнуть, а совсем другое дело – приземлиться. Однако и лягушки и пенницы делают и то и другое весьма безопасно12. Поэтому мы можем сделать прыжок лишь в одном направлении, к очевидному выводу о том, что эти невероятные способности являются доказательством Творца! «Ибо невидимое Его, вечная сила Его и Божество, от создания мира через рассматривание творений видимы, так что они безответны» (Римлянам 1:20).

Ссылки

1. Обратите внимание на то, что относительная длина и высота прыжка сбивает с толку, ведь, согласно законам физики, животные должны быть способны прыгать примерно на одинаковую абсолютную длину и высоту. Это происходит потому, что сила или мощность пропорциональны массе тела, а ускорение обратно пропорционально массе тела. Поэтому, с математической точки зрения, не так уж удивительно, что блоха (с учетом размеров тела) может прыгать примерно на ту же абсолютную высоту, что и человек. Однако это не отрицает всей невероятности строения их прыгательных механизмов. 

2. Д. и Смит Д. Рептилии и амфибии—тематическая связь. Государственный университет штата Юта. 6 октября 2003. 

3. "Гребнистая лягушка";Ptychadena mascareniensis, 6 октября 

4. Атлеты-олимпийцы способны прыгать на расстояние, превышающее длину их тела примерно в пять раз, и то с разбега, а не из стационарной позиции. Рекорд прыжка в длину для человека – 8 метров 95 сантиметров. Рекорд прыжка в высоту – 2 метра 45 сантиметров.

5. Лягушки с помощью приращения энергии могут прыгать в длину и в высоту. Издание New Scientist179(2403):20, 2003.

6. Роберт Т.Д. и Марш Р.Л. Испытание лимитов мышечного ускорения: уроки, почерпнутые из прыжков лягушки-быка. Издание The Journal of Experimental Biology206(15):2567–2580, 2003.

7. Также известны под названием «слюнявицы» из-за пены, которая вытекает из задней части тела и покрывает детенышей в период развития.

8. Барроуз М. Пенница прыгает на новую высоту. Издание Nature 424(6948):509, 2003. 

9. Прыгун-рекордсмен. Издание New Scientist179(2406):20, 2003. 

10. Амос Д. Садовое насекомое – чемпион по прыжкам. Издание BBC News Online, 2 сентября 

11. Мейси Р. Супер-насекомое – рекордсмен по прыжкам. ИзданиеSydney Morning Herald, 31 июля 2003, с. 3. 

12. С физической точки зрения, этому есть объяснение. Если масштабировать ваш рост 1/10, площадь поверхности тела составила бы 1/100, а масса – всего лишь 1/1000. Сопротивление зависит от площади поверхности, а сила гравитации – от массы, поэтому соотношение сопротивления воздуха и гравитации было бы намного большим. Из-за этого естественного «парашютного» эффекта, у вас была бы намного более низкая скорость падения, или максимальная скорость, которой вы можете достичь при свободном падении. Поэтому не удивительно, что мелкие животные отлично переносят то, что для человека было бы смертельно.