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科学家在昆虫中找到了以前未知的跳跃行为

三张图像捕捉到了甲虫幼虫跳跃的不同阶段;第四幅图像显示了幼虫跳跃的轨迹
图片由Matt Bertone和Adrian Smith提供。

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马特·伯顿
阿德里安史密斯
哑光船员

一组研究人员发现了一种昆虫幼虫全新的跳跃行为,有证据表明,这种行为在很多物种中都存在——只是我们之前没有注意到而已。

以前未记录的行为发生在一条衬里的扁平树皮甲虫的幼虫(Laemophloeus biguttatus).具体来说,幼虫能够跃入空中,每个幼虫向前跳跃时都蜷缩成一个圈。这些跳跃的独特之处在于幼虫是如何做到的。

“跳在甲虫的幼虫都是极其罕见的物种,和他们所使用的机制来执行他们的飞跃——据我们所知,之前没有记录在任何昆虫幼虫,“马特·伯顿说通讯作者的一篇论文发现和北卡州立大学的植物病害和昆虫诊所。

虽然还有其他能够制造突飞猛进的昆虫物种,但它们依赖于称为“闩锁介导的弹簧致动机构”的东西。这意味着它们基本上在昆虫施加力量的同时在彼此彼此闩锁,建立大量能量。然后昆虫释放了两部分,立即释放所有能量,使其能够从地面上弹出。

“是什么让L. Biguttatus.因此,如此卓越的是,在没有将其身体的两部分锁定在一起的情况下,它使得这些跳跃使得“。“相反,它使用爪子在其腿上抓住地面,同时它建立潜在的能量 - 一旦爪子释放到地面上,潜在的能量被转化为动能,推出天空。”

发现行为的发现有点偶然。BERTONE从他的实验室附近的腐烂树收集了各种昆虫样品,以便在他注意到这些甲虫幼虫似乎跳跃时拍摄它们。

BERTONE和PAPER AD ARIAN SMITH然后决定拍摄行为,以便更好地看看正在发生的事情。那是他们开始了解的行为是多么特殊的时候。史密斯是北卡罗来纳州自然科学博物馆的NC州立国会局和进化生物学与行为研究实验室的生物科学教授。

“这些幼虫跳跃的方式起初令人印象深刻,但我们没有立即理解它是多么独特,”Bertone说。“我们随后与全国各地的一些甲虫专家分享,他们之前没有人见过跳跃行为。那是我们意识到我们需要仔细看看幼虫如何做到这一切。“

来确定L. Biguttatus.在能够执行它的杂技动作后,研究人员以每秒6万帧的速度拍摄了它的跳跃。这让他们能够捕捉到所有与跳跃相关的外部动作,并表明这些腿本质上是在与地面建立一个锁定机制。

研究人员还进行了肌肉质量评估,以确定幼虫是否有可能使用肌肉的跳跃,而不是使用闩锁机制来存储能量。他们发现幼虫缺乏足够的肌肉,以便在拍摄跳跃时或尽可能快地涌入空中。ERGO,锁定在地面上是幼虫可以拉出空中壮举的唯一方式。

与此同时,在一个不相关的关于跳跃的蛆的视频, Smith加入了一个跳跃行为的短片L. Biguttatus..这段视频是日本一位名叫吉田高弘(Takahiro Yoshida)的研究人员看到的,他曾在另一种名为“甲虫”的甲虫幼虫中目睹过类似的跳跃placonotus testaceus.但没有发表任何与该行为相关的文章。

“我们没有高速镜头p . testaceus但是,我们从吉士达的实验室所做的视频证据表明,这两种不同的属于甚至密切相关的两个不同的行为都发现了这两个不同的行为,“Bertone说。

“这引发了很多问题。这种行为是单独进化的吗?在其他甲虫物种中也发现了吗?这些属的亲缘关系是否比我们之前怀疑的更近?这里有很多有趣的工作要做。”

视频中的跳跃行为L. Biguttatus.可于https://www.youtube.com/watch?v=y-b73G96UIQ

纸”,一种新的甲虫幼虫功率放大跳跃行为(鞘翅目:甲虫科)发表在该杂志上普罗斯一体.本文由东京大都会大学吉田合作;伊利诺伊大学的约书亚吉布森在厄巴纳 - 香槟;和Ainsley Seago,Carnegie自然历史博物馆。这项工作是以日本支持的年轻科学家促进科学学会的部分支持。

- 船员 -

编辑注:研究摘要如下。

甲虫幼虫的一种新型功率放大跳跃行为(鞘翅目:甲虫科)

作者:马修·a·伯托内,北卡罗莱纳州立大学;伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的Joshua C. Gibson;卡内基自然历史博物馆的Ainsley E. Seago;Takahiro Yoshida,东京都市大学;和Adrian A. Smith,北卡罗来纳州立大学和北卡罗来纳自然科学博物馆

发表: 1月19日,普罗斯一体

文摘:幼虫用许多方法运动。在这里,我们描述了一个以前未知的跳跃行为在一群甲虫幼虫(鞘翅目:Laemophloeidae)。我们分析和描述这种行为Laemophloeus biguttatus并为另一种laemophloid物种的类似观察提供了信息,placonotus testaceus.Laemophloeus biguttatus幼虫在抓住它们的身体时跳跃,同时在0.22±0.17s的时段夹紧基板。随后在幼虫释放其抓地力后,它的身体的快速腹侧卷曲之后。幼虫达到了0.47±0.15 m S-1的起飞速度,在跳跃期间水平行进11.2±2.8 mm(1.98±0.8体长度),7.9±4.3毫米(1.5±0.9体长)。能源输出的保守估计显示,一些但不是所有跳跃都可以通过单独的直接肌肉力量来解释,暗示Laemophloeus biguttatus可以使用闩锁介导的弹簧致动机构(Lamsa),其中幼虫的腿和基板之间的相互作用用作闩锁。幼虫的MicroCT扫描和SEM成像没有透露任何有助于跳跃的显着修改。尽管无法对这些跳跃的功能进行测试的更深入的实验,但是我们对这种行为用于快速运动的问题,这比爬行与他们的短暂栖息地分散相同的距离更有效。我们还总结并讨论了昆虫幼虫中的跳跃行为,以便在招缩甲虫的这种行为的额外背景。

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