Veverky předvádějí své zabijácké parkourové pohyby při skoku z jedné větve na druhou

V kampusu Kalifornské univerzity v Berkeley se nacházejí tři známé divoké skupiny liščí veverkyTi, kteří tráví dny procházením mezi větvemi stromů a hledáním jídla. Nyní také přispěli k vědě, a to díky sérii experimentů výzkumníků UC Berkeley zaměřených na vyhodnocení toho, jak veverky zjišťují, zda přeskakují z jedné větve stromu na druhou.

Přitom tým objevil několik veverek, které se uchýlily k inovativním pohybům připomínajícím parkour„provádět obzvláště obtížné manévry, přeorientovat svá těla tak, aby posunula svislý povrch, aby bylo zajištěno hladké a bezpečné přistání. Tým popsal svá zjištění v nový papír Publikováno v časopise Science.

Veverky jsou schopné skákat korunami stromů, skákat z větve na větev, aniž by se převrhly. „Jako modelový organismus pro pochopení biologických limitů rovnováhy a hbitosti bych tvrdil, že veverky jsou na špičkové úrovni,“ Spoluautor Nathaniel Hunt řekl:, bývalý postgraduální student UC Berkeley, nyní zkoumá biomechaniku na University of Nebraska, Omaha. „Pokud se pokusíme pochopit, jak to veverky dělají, můžeme objevit obecné principy vysoce výkonné lokomoce na baldachýnu a jiném složitém terénu, které platí pro pohyby ostatních zvířat a robotů.“

Tým UC Berkeley si myslel, že klíčem by mohlo být učení metodou pokusu a omylu, a vytvořil venkovní překážkovou dráhu v malé lesní oblasti na západní straně kampusu (Eucalyptus Grove/Grenell Nature Area). „Veverky této skupiny byly denně spolehlivě nalezeny ve studované oblasti,“ napsali autoři ve svém doplňujícím materiálu. Pomocí stříkačky označili jednotlivé veverky černým barvivem kožešiny v různých vzorech a sledovali je.

Experimentální zařízení sestávalo z rampy vedoucí k odpalovacím rampám různé pružnosti a tuhosti – tyče napodobující větve, magneticky připevněné ke svislé ocelové stěně – a odpovídajícího přistávacího bidýlka (hmoždinky zabalené do sportovní pásky), s různou vzdáleností mezi nimi. Na přistávacím bidýlku byl také pohár s arašídy, který stimuloval veverky ke skokům mezi odpalovací rampou a přistávacím bidlem.

Pokusům předcházelo tréninkové období, ve kterém byly na svah vedoucí ke skákací plošině umístěny malé kousky burských oříšků, aby přilákaly hladové veverky, přičemž za odměnu byla na konci břevna půl buráku. Jakmile se veverkám podařilo dostat arašídy z poháru, tým postupně začal zvětšovat mezeru mezi koncem paprsku a přistávací plošinou. Většina veverek tento úkol zvládla do 30 minut.

První experiment byl zaměřen na rozhodování. Tým použil tři „větve“ různé pružnosti připevněné ke skákací plošině: březovou tyč, plastovou trubku a plastovou trubku zakrývající měděnou tyč, vše omotané sportovní páskou, takže veverky měly konzistentní tah. Univerzálnost flexibility úkrytů byla pro experiment klíčová, protože zúčastněné veverky byly nuceny najít praktický kompromis mezi stabilitou a skokovou vzdáleností.

Výzkumníci UC Berkeley ve druhém experimentu trochu ztěžovali veverkám, zvýšili rozsah pružnosti nebo tuhosti větví a minimální vzdálenost mezery. Jako ovládací prvek použili tuhý paprsek.

Veverky přišly na to, jak velmi rychle biomechanicky upravit své skoky. Když skočili z pružnějších falešných větví, byli mnohem opatrnější a jejich zvládnutí trvalo několik pokusů. „Tato behaviorální flexibilita, která se přizpůsobuje mechanice a geometrii skokových a přistávacích struktur, je důležitá pro přesné skoky přes mezeru a přistání na malém cíli,“ Řekl Hunt.

Honit a další. Všimněte si mnoha odlišných přistávacích manévrů, které veverky používaly ke kompenzaci skoků, které byly příliš rychlé nebo příliš pomalé. Například se budou otáčet vpřed kolem větve, pokud projdou přistávací plošinou, když skočí, a drží větev předními nohami a houpou se pod ní, pokud jejich skok trochu spadne, a vytáhnou se nahoru, aby získali arašídy. A někdy veverky dělají správné skoky, aby přímo přistály na bidýlku.

Nakonec tým zjistil, že flexibilita nebo tuhost přistávací plošiny byla nejdůležitějším faktorem toho, zda se veverky rozhodly skočit, mnohem více než vzdálenost mezery. A nikdo z veverek nepadl, pravděpodobně proto, že měli tak ostré drápy.

„Ne vždy podají nejlepší výkon – musí být dost dobří,“ Řekl Hunt. „Mají přebytek. Pokud tedy zmeškají, nezasáhnou těžiště přímo na přistávací plochu, jsou úžasní ve schopnosti to zachytit. Houpou se pod ním, houpou se znovu a znovu. Nepadají. Tato kombinace chování adaptivního plánování, ovládání učení a interaktivních manévrů stability jim pomáhá rychle se pohybovat větvemi, aniž by spadly. “

Vědci byli překvapeni, když zjistili, že veverky se někdy uchylují k kreativním parkourovým pohybům, aby překlenuli mezeru a získali lahodný arašíd, přeorientovali svá těla uprostřed skoku, aby mohli protlačit svislou zeď, čímž upraví svou rychlost pro více tekutost. pokles. Aby otestovali, jak často se veverky uchýlily k této strategii, tým převedl vzdálenost na vzdálenost i výšku přistání. Nakonec deset veverek dokončilo celkem 324 pokusů o skok v parkouru. Tým zjistil, že veverky tento manévr důsledně používaly pro střední a dlouhé skoky, ale ne pro kratší skoky. Výška přistávací plochy nebyla při těchto rozhodováních důležitým faktorem.

„Stejně jako pohyb v reálném světě vyžaduje flexibilitu a kreativitu, vědci, kteří studují přirozený pohyb, musí být stejně zdatní jako jejich zvířecí subjekty“ Karen Adolph (New York University) a Jesse Young (Northeastern Ohio Medical University) Napsáno v doprovodné perspektivě. „Jde o to zachytit pohyb v celé jeho komplexnosti a přitom zachovat dostatek experimentální kontroly a přesnosti měření. Hunt. Studie et al. Pěkný příklad. Jejich neočekávané výsledky ilustrují to, co každý majitel domu ví: veverky jsou inteligentní akrobati při procházení složitých prostředí. “

Tým UC Berkeley bude pokračovat ve studiu složitosti biomechaniky veverky a jejího vztahu k poznání v naději, že jednoho dne postaví robota s podobnými schopnostmi. „Vidím to jako další hranici: Jak jsou pohybová rozhodnutí formována našimi těly?“ Spoluautor Robert Vol. Řekl:. „Je to čím dál obtížnější, protože také musíte posoudit své prostředí. To je důležitá základní otázka v biologii. Naštěstí nyní můžeme pochopit, jak ztělesnit kontrolu a vysvětlit inovace vytvářením fyzických modelů, jako je nejagilnější inteligentní.“ roboti vůbec. „

Hlavní článek: DOI: Science, 2021. 10.1126 / Věda. abe5753 (O DOI).

Související perspektiva: DOI: Věda, 2021. 10.1126 / Věda. abe6733 (O DOI).

Fotografie z menu od Judy Jane, UC Berkeley