Ný líkan kannar háhraða hreyfingu í blettatígum og færir okkur nær fótleggjandi vélmennum

Blettatígar eru fljótustu landspendýrin en við vitum samt ekki nákvæmlega hvers vegna. Við höfum innsýn í hvernig, eins og að nota „stökk“ göngulag á sínum hraða, og þeir hafa tvær mismunandi gerðir af „flugi“. Sá fyrsti tekur til framlima þeirra og afturlima undir líkama þeirra og er kallaður „safnað flug“, á meðan hin felur í sér útrétta framlimi og afturútlimi og er kallað „lengdur flug“.

Lengd flugið er ábyrgt fyrir því að blettatígur ná miklum hraða, en nákvæmlega hversu hratt fer eftir landherjum og sérstökum aðstæðum. Blettatígar sýna einnig athyglisverða hreyfingu á hryggnum á flugi þar sem þeir skiptast á að beygja sig og teygja í samanteknum og útbreiddum stillingum, og þetta gerir háhraða hreyfingu. Þrátt fyrir alla þessa þekkingu, skiljum við enn ekki mikið um gangverkið sem ber ábyrgð á þessum hæfileikum.

Hlaupandi áfangar í dýrum

Dr. Tomoya Kamimura við Nagoya Institute of Technology, Japan, sérhæfir sig í greindri vélfræði og hreyfingu. 

„Allt hlaup dýra samanstendur af flugfasa og stöðufasa, með mismunandi gangverki sem stjórnar hverjum áfanga,“ útskýrir Dr. Kamimura.

Flugfasinn felur í sér að allir fætur eru í loftinu og massamiðja alls líkamans sýnir boltahreyfingu. Á meðan á stöðu stendur, frásogast viðbragðskraftar jarðar af líkamanum í gegnum fæturna.

"Vegna svo flókins og blendings gangverki geta athuganir aðeins komið okkur svo langt í að afhjúpa aðferðirnar sem liggja til grundvallar hlaupandi gangverki dýra," heldur Dr. Kamimura áfram.

Tölvulíkön koma með innsýn

Til þess að öðlast betri skilning á kraftmiklu sjónarhorni dýragangsins og hrygghreyfingarinnar á hlaupum hafa vísindamenn reitt sig á tölvulíkön með einföldum líkönum og hefur það tekist einstaklega vel. 

Með því að segja, það hafa enn ekki verið margar rannsóknir sem kanna tegundir flugs og hrygghreyfingar sem eiga sér stað við stökk, svo rannsóknarhópurinn tók að sér rannsókn sem birt var í Scientific skýrslur, að treysta á einfalt líkan sem líkir eftir lóðréttum og hrygghreyfingum.

Rannsókn teymisins fól í sér tvívítt líkan sem samanstendur af tveimur stífum líkama og tveimur massalausum stöngum sem táknuðu fætur blettatígsins. Líkamarnir voru tengdir saman með lið, sem endurtekur beygjuhreyfingu hryggsins, og snúningsfjöður. Teymið úthlutaði einnig sömu kraftmiklum hlutverkum fram- og afturfótum. 

Teymið leysti einfaldaðar hreyfijöfnur sem réðu líkaninu, sem leiddi til sex mögulegra reglubundinna lausna, þar af tvær sem líktust tveimur mismunandi flugtegundum, eins og blettatígur á stökki, og fjórar líktust aðeins einni flugtegund, ólíkt blettatígum. Þetta var byggt á viðmiðunum tengdum viðbragðskraftum jarðar, sem lausnirnar veittu. 

Viðmiðin voru síðan staðfest með mældum gögnum um blettatígur og teymið komst að því að blettatígur í stökki í hinum raunverulega heimi uppfyllti skilyrðið fyrir tvær fluggerðir með beygju í hrygg.

Allt þetta leiddi til þess að rannsakendur fengu nýja innsýn í hraða blettatíga. Reglubundnar lausnirnar leiddu einnig í ljós að hestahlaup felur í sér samanflug vegna takmarkaðrar hreyfingar hryggsins, sem þýðir að mjög mikill hraði sem blettatígur ná er afleiðing af auknu lengra flugi og hryggbeygju. 

„Þó að gangverkið sem liggur að baki þessum mun á flugtegundum milli dýrategunda sé enn óljóst, víkka niðurstöður okkar skilninginn á kraftmiklum aðferðum sem liggja að baki háhraðahreyfingum blettatíga. Ennfremur er hægt að beita þeim á vélrænni og stjórnunarhönnun á fótleggjum vélmenni í framtíðinni,“ segir Dr. Kamimura.