Ноги прыгающих личинок сочленены между собой... зубчатым соединением

Насекомым, у которых огромные прыжки — один из главных способов перемещения, приходится решать серьёзную механическую задачу. Кузнечики, блохи и прочие прыгуны преодолевают в прыжке расстояние, во много раз превышающее длину их тела, а это значит, что их ноги обладают соответствующей силой. И тут чрезвычайно важно, чтобы обе конечности срабатывали абсолютно в унисон. Малейшая рассинхронизация начнёт вращать прыгуна вокруг собственной оси и снесёт в сторону.

Личинка свинушки рода Issus (здесь и ниже фото Malcom Burrows / University of Cambridge).

Одними лишь нервными импульсами тут не обойдёшься, а потому кузнечики и блохи, скажем, полагаются также на особое крепление ног к телу, которое обеспечивает стабилизацию и позволяет прыгать даже с помощью одной ноги. Но кузнечиками и блохами число прыгучих насекомых не исчерпывается, и одно из самых удивительных приспособлений в этой области демонстрируют личинки свинушек, родственников цикад.

Они прыгают со скоростью почти 4 м/с, которую развивают за 2 мс. Малкольм Берроуз и Грегори Саттон из Кембриджского университета (Великобритания) обнаружили, что для синхронизации работы ног личинки свинушки Issus coleoptratus пользуются... зубчатым сочленением между ногами!

В журнале Science учёные описывают, как устроена эта удивительная зубчатая передача: ноги на конце завершаются утолщениями, которые несут на себе 10–12 зубчиков, каждый размером 15–30 мкм. Зубцы одной ноги входят в пазы между зубцами другой — и получается всем известная передача.

Движение ног длится всего 30 мс. Работу этого механизма удалось зафиксировать видеокамерой на скорости 5 000 кадров в секунду. По мнению исследователей, такая механическая уловка лучше синхронизирует работу конечностей, чем если бы этим занимались одни только нейроны.

К слову сказать, впервые эти зубчики были обнаружены в 1957 году, но тогда энтомологи просто описали их как факт, сам механизм в действии удалось увидеть только сейчас. Подобное устройство есть не только у вида I. coleoptratus: исследователи проверили на предмет зубчатой передачи несколько видов свинушек, и у всех нашли зубчики. То есть, возможно, этим видом механической передачи пользуются все виды семейства.

Та самая зубчатая передача, решаюшая проблему синхронизации работы ног.

Но вот что любопытно: у взрослых насекомых такого механизма нет, он утрачивается во время последней линьки, которая отделяет личинку-нимфу от имаго. Взрослые свинушки тоже прыгают, но синхронизация у них достигается простым трением между концами ног. Исследователи связывают это с тем, что, сломайся зубчатая передача у взрослого насекомого, её невозможно будет отремонтировать, а у личинки она может восстановиться после очередной линьки.

И последнее. Насекомые не в первый раз демонстрируют в своей анатомии «человеческие» механические приспособления. Тут нельзя не вспомнить о жуках-долгоносиках, у которых ноги, снабжённые полноценной винтовой резьбой, буквально ввинчиваются в тело. Такое крепление, предположительно, допускает бóльшую свободу движений их конечностей.