A békák elképesztő ugrásai a rugós inak miatt

A békák legfelsőbb ugrásának titka az inakban rejlik. A Brown Egyetem kutatói, akik speciális röntgentechnikával 500 kép/másodperc sebességgel ugráló békákat filmeznek, kimutatták, hogy a béka ína megnyúlik, miközben előkészíti ugrását, majd visszahúzódik, akárcsak egy rugó, amikor a béka megugrik. A megállapítás megmagyarázhatja, hogy más állatok miért kivételes ugrók.

ugrások

Egyes békafajok és sok más állat messze meghaladhatja képességeiket. A kaliforniai Calaveras megyében található békaugrató verseny képzett versenyzői eszembe jutnak, de még a hétköznapi békák is többször el tudnak ugrani, mint amennyire fiziológiájuk lehetővé tenné.

"Az izmok önmagukban nem tudtak olyan jó ugrásokat produkálni" - mondta Henry Astley, aki a békaugrás biomechanikáját tanulmányozza a Brown Egyetemen.

A Biology Letters folyóiratban megjelent cikkében Astley és Thomas Roberts, a biológia docense kimutatták, hogy a békák ugrásának kulcsa a nyúló inakban rejlik: Ugrás előtt a lábizom megrövidül, energiát tölt be az ínbe, amely aztán visszahúzódik, mint rugó a béka felfelé, felfelé és távolabb hajtására. Annak ellenére, hogy egy béka tömegének egynegyede van a lábában, fizikailag képtelen lenne ugrani az ín szolgálata nélkül.

"Az igazán kivételes ugrási teljesítmény eléréséhez valamilyen rugalmas szerkezetre van szükség" - mondta Astley, Roberts laboratóriumának negyedéves hallgatója az Ökológiai és Evolúciós Biológia Tanszéken.

Astley és Roberts az észak-leopárd béka (Rana pipiens) ugrásait vizsgálta, amely az Egyesült Államok északkeleti részén gyakori tó béka. A pár fémgyöngyöket négy béka lábszárcsontjába, bokacsontjába és lábizomba ültetett be, majd ugrásaikat a Brownnál kifejlesztett 3D-s röntgen videotechnikával rögzítették. A másodpercenként 500 képkocka sebességgel felvett és az ugrást a szokásosnál 17-szer lassabban megjelenítő videó követi a lábizom hosszának és az ízület mozgásának változását az ugrás előtt, közben és után.

Amint a béka ugrásra készen áll, a vádli izma rövidül. Körülbelül 100 milliszekundum után a borjúizom leáll, és az energia teljesen megterhelődik a kifeszített ínben. Abban a pillanatban, amikor a béka megugrik, az ín, amely a boka csontja köré fonódik, felszabadítja energiáját, hasonlóan a katapult vagy az íjász íjához, ami a békát előre hajtó bokaízület nagyon gyors megnyújtását okozza. A kísérletek azt mutatják, hogy az egész ugrás - az előkészítéstől az ugrásig - körülbelül a másodperc ötöde. Más békafajok sokkal gyorsabban ugranak.

"Ez az első alkalom, hogy valóban megszerezzük a belső működéseket, hogy az összes darabot (a békaugrásokhoz) összeállítottuk" - mondta Astley. - Most már világosabb elképzelésünk van arról, hogy mi történik.

Az inak, az izmok és az ízületek működése a békaugrásban segíthet megmagyarázni, hogy más állatok milyen fejfacsaró ugrók - gerinctelenek, mint a szerény bolha vagy a szöcske, vagy a gerincesek, mint a gyöngytyúk és a bokor csecsemők.

"A békák önmagukban is érdekesek, de abban is biztosak vagyunk, hogy ez a tanulmány betekintést enged abba, hogy az izmok és az inak hogyan működnek együtt az állatok mozgásában" - mondta Roberts. "Más tanulmányok bizonyítékokat mutatnak be egy rugalmas mechanizmusra, de Henry az első bepillantást engedi a tényleges működéséhez."

A Nemzeti Tudományos Alapítvány finanszírozta a kutatást.