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為什麼這隻小青蛙跳得這麼差?

為什麼這隻小青蛙跳得這麼差?

南瓜蟾蜍躍入空中的那一刻,似乎一切皆有可能。 這隻小青蛙有蜜蜂那麼大,顏色像雲朵,可以毫不費力地將自己從地面高高發射。 但是當南瓜蟾蜍開始上升時,事情就出了差錯。

青蛙的身體,四肢扁平,像海星一樣,開始旋轉,然後下落並優雅地滾動,直到它仰面或頭部著地,不經意間停在輪子或船尾。

“有些人只是在旋轉,”巴西巴拉那聯邦大學的研究生安德烈 Confetti 在 Zoom 通話中通過在空中移動手指來假裝。 這是 五彩紙屑補充說,手指像水車一樣在圓圈中揮動。

“青蛙在空中、在太空中飛舞,”即將成為聖何塞州立大學碩士生的 Amber Singh 說。

南瓜蟾蜍是一種青蛙,但不是青蛙,它的跳躍著地非常糟糕,以至於它的完全無能已成為科學研究的主題。來自美國和巴西的一組研究人員(包括 Confetti 和 Singh)說,他們有一個答案:蝌蚪太小了,內耳中充滿液體的腔室無法有效控制其平衡功能,導致勇敢的年輕跳躍者從墜機著陸中逃生。


論文證實,許多屬於蝌蚪屬的南瓜蟾科被稱為 肱骨沒有參與這項研究的加拿大卡爾頓大學研究員泰絲·康迪斯(Tess Kondis)表示,呈現出“非常不尋常的跳躍和不受控制的著陸行為”。

或者,正如 Confetti 所說,“他們做的不對。”

成為蜜蜂大小的脊椎動物並不容易。 南瓜蛙在進化上做出瞭如此小的權衡,例如將它們腿上的數字從五個減少到三個。 青蛙因潮濕和乾燥而臭名昭著,南伊利諾伊大學愛德華茲維爾分校的功能形態學家 Rick Isner 說,當它們變得這麼小時,該論文的作者會更快。 但有時變小也是值得的:“對於一罐南瓜來說,一隻螞蟻就是一頓大餐,”埃斯納說。

歸功於他: 安德烈五彩紙屑
南瓜蟾蜍,Brachycephalus coloratus。

青蛙在發展著陸能力之前就已經進化了跳躍能力,這意味著並不是所有的青蛙都掌握了這個過程的第二部分。艾斯納之前研究過一組類似的笨尾青蛙,它們跳躍得足夠好,但降落在一個整個臉。

當巴西巴拉那聯邦大學的研究員、該論文的作者 Marcio Bay 得知 Eisner 對摩羯座青蛙的研究時,他向 Eisner 發送了有關南瓜鱗片的電子郵件。 派實驗室的成員已經開始從野外收集蝌蚪和其他微型青蛙來觀看它們跳躍和(嘗試)著陸。

南瓜蛙過著難以捉摸的生活。 這些青蛙在巴西大西洋森林的落葉下生活和覓食,落葉面積翻了一番,這使得它們極難研究。 “它們是非常小而神秘的生物,”康德茲說。 關於他們行為的知識來自該領域的罕見觀察。”

在巴西尋找昆蟲大小的青蛙是一項艱鉅的任務。 雖然南瓜蟾蜍和shito 一樣明亮,但落葉處卻充滿了霓虹真菌和其他橙色生物。 “尤其是對我來說,”紙片說,“因為我是色盲。”

取而代之的是,研究人員不得不聽青蛙的叫聲,這聽起來有點像蟋蟀。回到派的實驗室,研究人員將每隻青蛙放在被一些障礙物包圍的鏡子上,並拍攝它們的跳躍動作。 漂亮的輕彈她的小屁股。)

當艾斯納看到錄像時,他大笑起來。 然後立即解決了手頭的問題。 青蛙離青蛙家譜上的彈尾蛙很遠,這意味著問題不是遺傳的。 那麼為什麼他們不能一跳落地呢?那不是尤里卡時刻。那是一瞬間,到底發生了什麼?片刻。那是片刻,”艾斯納說。

歸功於他: 里克·伊斯內爾
斑頭魚 努力工作。

艾斯納接著閱讀了大量的科學論文,包括早期的一項實驗,在該實驗中,研究人員阻礙了甘蔗蛙的前庭系統,這些蛙類通常是優秀的跳躍者。

艾斯納想知道青蛙的問題是否與它們的大小成正比。 由於我們的前庭系統,脊椎動物能夠在世界上平衡和定位自己:我們內耳中充滿液體的腔室和管道的複雜系統。 這種稱為內淋巴的液體產生一種力,使感覺毛細胞偏轉並指導我們的中樞神經系統控制我們的姿勢和運動。 儘管脊椎動物的體型範圍很大,但這些通道的大小仍然相當穩定。 在青蛙和鯨魚之間,“人類或鯨魚並沒有你想像的那麼大,”艾斯納說。

研究人員懷疑,蟾蜍較小的身體和較小的頭骨可能會限制其內耳半規管的大小,並阻止液體在其中自由流動。 “當你把管子弄得越來越小時,這種阻力會增加流體流動,”艾斯納說。

佛羅里達自然歷史博物館爬蟲學館長大衛布萊克本和博物館副科學家愛德華斯坦利對 147 種青蛙的博物館標本進行了橫斷面調查,其中包括最大的青蛙(歌利亞蛙),最小的青蛙(“最小的青蛙有兩種青蛙,”斯坦利指出)和南瓜青蛙。 正如斯坦利所描述的那樣,這些青蛙被保持在“標準的青蛙姿勢,有點僵硬,不太靈活”。 他將醃製的青蛙裝入裝有花生的 Ziploc 袋中,並用價值數百萬美元的機器對其進行掃描,然後 Singh 用計算機斷層掃描製作了青蛙半規管的 3D 模型。

結果測量顯示了半規管 肱骨 裡面的小青蛙 比多夫林 它們是最小的成年脊椎動物,導致失去運動控制,從而導致著陸混亂。

研究人員考慮了其他可能的解釋。 也許三趾蛙的腳在最初跳躍時滑倒了? 或者它的落葉可能是為了欺騙捕食者尋找零食? 研究人員寫道,它在青蛙起飛時沒有顯示出太多的滑移,而且倒下的青蛙沒有保持足夠長的靜止時間,無法令人信服地像一片葉子。

計算機斷層掃描還暗示青蛙可能已經進化出一些內部骨甲,以使它們在碰撞時更安全。 “他們似乎背著一個全骨背包,”斯坦利說,指的是南瓜蟾蜍物種。 短頭魚. 然而,南瓜蟾蜍更可能是一個推動者而不是一個跳躍者。 艾斯納認為,跳躍很可能是一種逃避反應,一種匆忙讓一個人擺脫危險境地的方式。 被打傷總比被吃掉好。 另外,”艾斯納補充道,“如果你有一隻家蠅那麼大,你就不必擔心骨折。”

南瓜水蛭生活在巴西的大西洋森林中,這是地球上生物多樣性最豐富的地方之一。 “巴西南部的每座山都有可能擁有一種新的 肱骨甜甜說。 不知道多少錢 肱骨 我們的後院有它。”

但該地區 85% 的森林已被砍伐,其餘的則高度分散。 “這讓我想知道有多少這些物種我們永遠不會知道,因為它們已經消失了,”艾斯納說。

也許南瓜蟾蜍的結論是,並非所有事情都需要改進。 僅僅因為你不擅長某事並不意味著你不應該這樣做,特別是如果你有一個秘密的骷髏背包和毒腺。 即使葫蘆蟾蜍有點像火車頭畫馬的小飛鏢,但這並不意味著它不應該在消失的森林的潮濕落葉中隨心所欲地行走、跳躍或跌跌撞撞。 每個物種都應該有權以特殊的方式失敗。

歸功於他: 里克·伊斯內爾
黑頭短頭魚 努力。

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