Природа иногда создаёт павлина. Иногда кита. А иногда смотрит на миллиметровую букашку и говорит: а давай этой мелкой букашке поставим катапульту в попу.
Так появилась коллембола, в науке(лат. Collembola)
Перед нами существо длиной примерно один-два миллиметра, которое большую часть времени выглядит как безобидная пылинка на ножках. Но стоит ему решить, что окружающая действительность слегка поднадоела, как из-под брюшка выстреливает специальная пружиноподобная штука под названием фурка. И начинается натуральный трындец.
Фурка бьёт по поверхности, и коллембола за примерно две тысячные секунды превращается из унылой точки в баллистический объект. Скорость при старте может превышать полтора метра в секунду, а ускорение доходить до семисот метров на секунду в квадрате. Для сравнения, человек при таком ускорении не сказал бы -ого, как быстро. Он бы вообще даже не промычал.
Но мало этой ракете просто улететь. В полёте она ещё и начинает вращаться, словно крошечный недоумок запустил режим центрифуги. Учёные измеряли у шаровидных коллембол сотни оборотов в секунду. Максимальные значения доходили примерно до трёхсот шестидесяти восьми оборотов в секунду. Не в минуту, а в секунду!
На обычной видеозаписи всё происходит настолько быстро, что насекомообразная крошка буквально исчезает из одного места и возникает в другом. Отсюда и разговоры про телепортацию. Никакой магии, конечно, нет. Просто эволюция несколько сотен миллионов лет мучалась с механикой и в итоге построила живую катапульту размером с крупинку соли.
Причём учёные не просто посмотрели ролик и сказали -обалдеть! Они снимали прыжки высокоскоростными камерами, изучали тело электронной микроскопией и компьютерной томографией. И выяснили главное. Пока человечество строит ракеты за миллиарды долларов, где-то под мокрым листом сидит миллиметровая недоросль с пружиной под брюхом и совершенно бесплатно выдаёт стартовое ускорение, которое для человека было бы смертельным.
Коллемболы, или ногохвостки, это не насекомые.
Это отдельный класс членистоногих, который отделился от общего древа очень давно. Они живут везде. В почве, в подстилке, на стволах деревьев, даже на поверхности воды. Их плотность может достигать двухсот особей на квадратный сантиметр. То есть если вы идёте по лесу, вы буквально идёте по миллионам этих существ. Просто не замечаете.
Размер большинства из них от двух десятых до двух миллиметров. Самые крупные до десяти миллиметров. У них нет крыльев. Но есть фурка, та самая прыгательная вилка. Она состоит из трёх сегментов и в спокойном состоянии поджата под брюхо. Когда коллембола решает прыгнуть, мышцы сокращаются, фурка распрямляется и бьёт по земле или воде. Всё. Отталкивание произошло.
Но есть нюанс. У некоторых видов коллембол фурки нет вообще. Они живут под землёй и не прыгают. Так что не все они акробаты. Только те, кому это нужно для выживания.
Вот тут начинается самое интересное. Почему она не убивается при посадке.
Коллембола разгоняется до скорости, которая для её размера эквивалентна запуску человека из пушки. Она вращается сотни раз в секунду. И при всём этом она приземляется. Причём не как попало. В большинстве случаев она садится на брюшко, то есть на лапки или на специальный орган на нижней стороне тела.
Как? Ответ оказался в аэродинамике и поверхностном натяжении.
Учёные обнаружили, что в полёте коллембола изгибается в форме буквы U. Эта поза создаёт аэродинамический момент, который разворачивает её в правильное положение. На это уходит около двадцати миллисекунд. Это самая быстрая реакция выравнивания среди всех известных бескрылых животных.
Но главное не это. Главное это коллофора.
Трубчатый орган на брюшке, который выделяет липкую жидкость. При прыжке с воды коллембола захватывает этой коллофорой каплю. В полёте капля удерживается на теле. При посадке эта капля работает как якорь.
Она цепляется за поверхность, гасит энергию удара и не даёт коллемболе отскочить и кувыркаться дальше. Учёные подсчитали, что без этой водяной капли коллембола просто отскакивала бы от поверхности, как мячик. То есть вся эта система работает только в связке.
Фурка толкает. U-образная поза выравнивает. Коллофора с каплей тормозит. Убери любой элемент, и коллембола превратится в неуправляемый болид, который приземлится как попало и, скорее всего, станет чьим-то обедом.
Прыжок коллемболы это не способ передвижения. Это способ выживания.
Она прыгает назад, чтобы убежать от хищника. И это срабатывает. Когда ты весишь одну десятую миллиграмма и на тебя охотится кто-то размером с ноготь, единственный шанс это исчезнуть. Не убежать. Не спрятаться. Исчезнуть.
И коллембола исчезает. За две тысячные секунды. Быстрее, чем хищник успевает понять, что добыча была здесь.
Правда, есть проблема. Прыжок назад это движение в неизвестность. \
Коллембола не знает, куда она приземлится. Она не выбирает цель. Она просто выстреливает себя в пространство и надеется на лучшее. И в большинстве случаев это лучшим и оказывается. Потому что даже если она приземлится не идеально, даже если она отскочит и покатится, у неё всё равно есть фора. Хищник потерял её из виду. Этого достаточно.
Коллемболы не кусают людей. Не переносят болезни. Не портят урожай.
Они вообще не представляют для нас никакой угрозы. Более того, они полезны. Они разлагают органику, обогащают почву, участвуют в круговороте веществ. Их используют как индикатор состояния почвы. Если коллембол много, значит, почва здорова. Если они исчезают, значит, что-то не так.
Но главная их ценность для нас в другом.
Они показывают, что можно построить систему, которая работает на пределе возможностей физики. Микроскопическое существо, которое выдерживает перегрузки, убивающие человека. Которое вращается быстрее, чем любая известная машина. Которое приземляется с точностью, недоступной большинству роботов.
Учёные уже строят роботов, вдохновлённых коллемболами.
Они пытаются повторить эти прыжки, эту стабилизацию, эту посадку. И у них пока не всё получается. Потому что природа потратила на это сотни миллионов лет. А у них есть только чертежи, формулы и желание разгадать, как миллиметровая тварь делает то, что не может сделать ни один инженер.
Так что в следующий раз, когда вы копнёте землю или просто пройдёте по лесной подстилке, вспомните. Под вашими ногами живут миллионы существ, которые умеют то, чему мы до сих пор не научились. Они не думают об этом. Они не строят теории. Они просто делают это.
И делают лучше нас.
Автор: Иванов Владимир
