Забудьте про звичайні боби у банці з АТБ) У Мексиці існує вид насіння, яке може стрибати, наче маленькі акробати. Ці мексиканські стрибучі боби ховають у собі не лише незвичайний талант, але й цілу історію боротьби за виживання.
Що ви бачите?
Хтось подумає, що це гречка, а може горох? Стручок зазвичай має жовтувато-коричневий або коричневий колір. Вони походять від куща Sebastiania pavoniana, який також часто називають "стрибучими бобами". Однак вони не пов'язані з справжніми бобами (бобовими рослинами), а скоріше з молочаями. Боби вважаються нетоксичними, але зазвичай не вживаються в їжу. Але давайте розбирати все детальніше.
Що їх змушує стрибати?
Мексиканські стрибучі боби завжди привертали увагу допитливих дітей, адже вони справді "стрибають" завдяки наявності в капсулах насіння дрібних личинок метеликів. Це стручки насіння, в яких мешкає личинка невеликої молі (Cydia saltitans), що росте в Мексиці. Навесні, коли кущ цвіте, метелик відкладає яйця на підвішені стручки насіння куща. Коли з яєць вилуплюються дрібні личинки, вони прогризають шлях у незрілі зелені стручки та починають пожирати насіння. Стручки дозрівають, падають на землю і розділяються на три менші сегменти.
Згідно з нещодавньою статтею, опублікованою в журналі “Physical Review E” фізиками з Університету Сіетла, ці стрибки допомагають личинкам знайти тінь, щоб вижити в спекотні дні. Рухи стрибків, здається, слідують стратегії випадкової ходьби для досягнення цієї мети.
Трохи фізики
Концепція випадкової ходьби частково базується на фізичному принципі броунівського руху. Хоча цей термін технічно описує випадкові зіткнення між частинками, він є корисною моделлю, яка легко адаптується до різних систем, біологічних, фізичних чи інших. Концепція датується 1827 роком, коли вчений на ім'я Роберт Браун вивчав під мікроскопом пилок, що плавав у воді. Він помітив дивний тріпотливий рух і подумав, що пилок, можливо, живий. Але коли він повторив експеримент з частинками пилу, які він знав, що не є "живими", він все одно спостерігав рух.
Браун так і не визначив, що спричинило рух, але Альберт Ейнштейн зробив це у своїй статті 1905 року, в якій він прагнув підтвердити існування атомів і молекул. Важливе усвідомлення Ейнштейна полягало в тому, що молекули у рідині, як-от вода, випадково рухаються і зіштовхуються з іншими малими частинками, що знаходяться у рідині, як пилок чи пил, що призводить до "тріпотіння", яке Браун спостерігав приблизно 80 років тому.
Уявіть, що ви йдете прямою лінією. Кожного разу, коли ви робите крок, ви підкидаєте монету. Якщо випадає герб, ви йдете вперед; якщо решка, ви йдете назад. Оскільки результат кожного підкидання монети незалежний від усіх інших, завжди є рівний шанс, що вона впаде гербом чи решкою з кожним кидком. Це означає, що ваше майбутнє кінцеве положення незалежне від вашого початкового положення, отже термін "випадкова ходьба". Концепція з тих пір була адаптована для моделювання коливань на фондовому ринку, генетики популяцій (зокрема генетичного дрейфу) і активності нейронів у мозку, серед інших застосувань. А під час Другої світової війни броунівські випадкові ходьби використовувалися для моделювання відстані, яку міг подолати втікач за певний час, оскільки це може бути ефективною стратегією пошуку, особливо на малій, густонаселеній території.
Повертаємось до теми
Ось де з'являються мексиканські стрибучі боби. Якщо забули то нагадаю) Ці боби більше пов'язані з молочаями, ніж з бобовими, незважаючи на те, що вони відомі як боби. Метелики відкладають свої яйця на підвішених стручках навесні, коли кущ цвіте. Коли яйця вилуплюються, нові личинки проникають у стручки і починають їсти насіння. Тим часом стручки дозрівають і падають на землю, розколюючись на три менші сегменти. Доречі умови всередині доволі комофртні, оскільки капсула всередині насіння м'яка з мікроворсинками.
Наш герой
Личинки все ще всередині (вони можуть вижити там місяцями), періодично згортаються і розгортаються, і коли їхні голови вдаряються об стінки стручка, боби "стрибають". Вони стрибають частіше, коли температура починає підвищуватися, і пряме гаряче сонячне світло може вбити личинок. Переважна гіпотеза полягає в тому, що боби стрибають, щоб пересуватися в прохолодне тінисте місце, щоб вижити достатньо довго, щоб досягти стадії лялечки. Коли дорослий метелик виходить зі стручка, він зазвичай живе лише кілька днів, адже такий є цикл життя.
Попередні дослідження визначили ідеальний діапазон температур, які ініціюють стрибкову поведінку личинок. Боби, піддані температурам у діапазоні 20-30° за Цельсієм (68-86° за Фаренгейтом), є найактивнішими порівняно з бобами при вищих або нижчих температурах. Інше дослідження класифікувало три основні типи руху: перекидання, котитися і стрибки, причому стрибки є найпоширенішими (87 відсотків). Devon McKee та Pasha Tabatabai з Університету Сіетла хотіли побудувати на цій ранній роботі, щоб кількісно описати статистичну поведінку стрибків.
Маккі та Табатабаї придбали деякі мексиканські стрибучі боби у комерційного онлайн-постачальника та зберігали їх при кімнатній температурі в окремих контейнерах. Потім вони побудували плоску платформу для запису з температурним контролем із електрично нагріваних матів, покритих алюмінієвим листом для рівномірного розподілу тепла, а зверху на алюміній поклали аркуш білого паперу для контрасту зображення. Інфрачервоний термометр відстежував температуру, яка підтримувалася в межах "ідеального" діапазону, щоб забезпечити максимальну активність. Потім вони записували стрибкову поведінку протягом приблизно години, щоб зібрати дані про положення кожного з 37 бобів, використаних у експерименті, і створили комп'ютерну симуляцію з цих даних для опису різних траєкторій.
Майже всі стрибки бобів відбувалися протягом 10 секунд, і їхні траєкторії відповідали випадковій ходьбі, незалежно від ступеня тертя між бобами та плоскою поверхнею платформи. Але чи була це найефективніша стратегія для бобів, щоб уникнути прямого сонячного світла? Коли Маккі та Табатабаї порівняли випадкову ходьбу з менш випадковим рухом, вони виявили, що хоча альтернативний варіант дозволяв бобу швидше знайти тінь, лише невелика частина бобів досягла успіху в цьому. За стратегією випадкової ходьби бобам знадобилося трохи більше часу, щоб знайти тінь, але вони мали набагато більшу ймовірність успішно завершити свій пошук — і тому вижити.
Отже!
Мексиканські стрибучі боби представляють собою вражаючий приклад еволюційної адаптації та взаємодії між різними біологічними видами. Ці стручки насіння, які служать житлом для личинок метеликів Cydia saltitans, ілюструють складність екологічних взаємозв'язків та стратегій виживання в природі. Механізм "стрибання", що викликається рухами личинок усередині стручків, є не лише захисною реакцією від зовнішніх загроз, але й демонструє унікальну адаптацію до екстремальних умов довкілля. Цей феномен підкреслює важливість подальших досліджень у галузі біологічної різноманітності та адаптаційних стратегій організмів, що дозволяє глибше зрозуміти механізми еволюції та взаємодії в екосистемах.”
“Дякую, що дочитали! якщо вам сподобалося буду вдячний за поширення та підтримку на банку в описі профілю!”
