Знакомьтесь, Ким — первый дрессированный паук, который прыгает по команде

Крошечный прыгун по кличке Ким — это первый паук, из когда-либо обученных человеком, чтобы прыгать по требованию. Когда учёные сказали «Jump!», этот паук высоко прыгнул.

Научить, прыгать паука по команде, было непросто. Из четырёх пауков, которых тренировали исследователи, удалось научить только одного, которого в конце концов назвали Кимом. Он будет любезно прыгать между параллельными платформами и прыгать высоко или низко, в зависимости от команды. Благодаря Киму, учёные надеются понять, как прыгающие пауки настраивают свои прыжки, в зависимости от цели их прыжка: расстояние до цели и направление прыжка (вверх-вниз или в длину).

Прыгающий паук ( Phidippus regius ) имеет размер тела 12 миллиметров. Он является частью группы, которая хорошо известна своей быстротой и прыжками на большие расстояния, чтобы поймать быстро движущуюся жертву насекомых. Эти пауки перемещаются по сложной местности, и большинство прыгающих пауков могут прыгать горизонтально в длину до 160 мм из положения покоя. Сила их ног при взлёте может быть до пяти раз больше веса паука.

Если учёные смогум понять их биомеханику, то её затем можно будет применить в других областях исследований.
Предыдущие исследования рассматривали скорость прыжка паука и положение тела, но многое об их прыжках ещё было неизвестно. Например, как они регулируют свою осанку, чтобы компенсировать количество энергии, которое приводит тело в действие прыжка, и сколько прыжков полагается на мышечную силу, а не на гидравлическое давление, которое посылает кровь в ноги.

Чтобы исследовать пауков, учёные выстроили структуру с двумя подвижными платформами, которые можно фиксировать на разных уровнях и расстояниях, а затем попытались обучить четырёх самок паука P. regius, дрессируя их прыгать между платформами.

Большинство пауков не проявляли интереса к эксперименту. Ким, однако, дал исследователям эту возможность, став единственным источником данных для учёных. Она (паук) выступала в 15 прыжках, прыгала вверх, вниз и по платформам, в то время как исследователи снимали её с помощью высокоскоростной камеры. Они записывали её скорость, посадки, углы ног и тела, а также длину прыжков, а затем подсчитали, сколько энергии Ким потратила на каждый прыжок.

Они также сканировали и смоделировали Кима в 3D, чтобы лучше визуализировать структуры и движения её ног и тела.
Исследователи обнаружили, что Ким использовала различные стратегии в зависимости от того, где она должна была прыгать. Она меняла положение своих ног в зависимости от расстояния до мишеней, и она использовала более низкие старты прыжка, чтобы прыгать на дальние расстояния.

Известно, что движения ног пауков используют обе мышцы и гидравлическое давление — механизмы в их телах посылают кровь, быстро текущую к их конечностям, когда они расширяют свои ноги. Но учёные отметили, что сила мышц Кима была достаточной для того, чтобы подпитывать её прыжки, не требуя использовать гидравлическое давление для взлёта.
Тем не менее, необходимы дальнейшие исследования, чтобы подтвердить, действительно ли пауки отталкиваются исключительно от мускульной силы, сообщают ученые.

Материалы предоставлены Университетом Манчестера Механического, аэрокосмического и гражданского строительства