Ozubené kolo lidé nevynalezli, zná je i skákavý hmyz

Nedospělí zástupci hmyzu Issus, které je možné najít ve všech zahradách napříč Evropu, mají na svých zadních nohách zařízení podobné mechanickému soukolí. Nohy jsou spojené zakulacenými pruhy se zuby, které do sebe zapadají jako v klasickém ozubeném převodu. Zařízení pomáhá podle vědců synchronizaci nohou při odrazu, píše magazín Science.

Výzkum ukazuje, že ozubený převod není lidský vynález, ale má své předchůdce v přírodě. Podle vědců jde o „první nález mechanického převodu v biologické struktuře“. Vědci z Cambridgeské univerzity objevili „převodovku“ díky kombinaci anatomické analýzy a vysokorychlostního videa. Biomechanické zařízení, které na svých zadních nohách používají hmyzí skokani, je v zásadě totožné s tím, které používají převodovky v autech nebo přehazovačky na kolech.

Každý ze zubů má zakulacené rohy v místech, kde se dotýká druhého ozubeného proužku, používá tedy stejný princip jako například ozubená kolečka na bicyklu a to ze stejného důvodu, aby při nárazech do soukolí nedošlo k ulomení převodových zubů.

Ozubené proužky u nedospělých zástupců druhu Issus měří kolem 400 mikrometrů a každý má od deseti do dvanácti zubů. Na obou nohách má stejný počet zubů, takže převod probíhá v poměru 1:1. Na rozdíl od lidmi vyráběných ozubených koleček nemají zuby u hmyzího převodu stejný tvar a jsou zahnuté směrem k místu, kde do sebe zapadají. Podle vědců je to kvůli tomu, že hmyz se potřebuje pohybovat jen jedním směrem, zatímco lidé vyrábějí kolečka s obousměrným pohybem.

Ozubení na druhé zadní noze pomáhá dosáhnout téměř úplné synchronicity pohybu obou nohou, stejně jako převodovka u automobilů. Rozdíl v pohybu obou nohou je podle vědců maximálně 30 mikrosekund. To je pro skákavý hmyz životně důležité, protože sebemenší rozdíl v synchronizaci mezi zadníma nohama ve chvíli startu skoku může vyústit v bezmocné otáčení kolem své osy.

Tak přesné synchronizace by podle britských vědců nebylo možné dosáhnout pomocí nervového systému. „Díky vývoji mechanického převodu stačí vyslat nervový signál svalům, aby vyvinu zhruba stejnou sílu. Takže když jedna noha vystartuje ke skoku, díky mechanickému převodu ji následuje druhá v téměř stejném okamžiku,“ vysvětluje hlavní autor studie Malcolm Burrows z katedry zoologie. Podle něj tak vnější kostra u hmyzu řeší řadu problémů, které nemůže řešit mozek a nervový systém.

Ozubená kola tedy nejsou lidský vynález. To, že jsme je dosud v přírodě neobjevili, znamená jen to, že jsme je nehledali dostatečně pečlivě, říkají vědci. „Tyto převody nejsou vymyšlené, ale vznikly vývojem. Představují vysokorychlostní a pečlivou mechaniku vyvinutou pro synchronizaci ve světě zvířat,“ říká další z autorů Gregory Sutton.

Zajímavé je, že „převodovku“ vědci našli jen u nedospělých jedinců hmyzu Isuss, zatímco dospělí o ni přišli. Důvodem může být křehkost celého systému, když se u ozubeného kola (či v tomto případě pásku) jeden zub vylomí, efektivita celého soustrojí je poškozená. Takže škoda, která je ve stádiu nedospělých „opravitelná“ prostě tím, že jedinci se promění do konečné podoby dospělého hmyzu, by v dospělém věku byla trvalá. Důvodem ale může být i velikost, která by u dospělců neumožnila vytvořit tak efektivní převody, protože by nedocházelo k dostatečnému tření.

---

reklama

---