Geckos filmede for at finde ud af, hvordan de går på vandet

Enhver, der har set en gekko, vil sandsynligvis vide, at de kan bestige vægge. Men disse almindelige firben kan også løbe over vand næsten lige så hurtigt, som de kan bevæge sig på fast grund. Selvom vi ved, hvordan gekkoer skalerer glatte lodrette overflader ved hjælp af utallige små hår på deres fødder kaldet setae, hvordan de formår at undgå at synke i vandet har været noget af et mysterium - indtil nu. Mine kolleger og jeg afsluttede for nylig forskning, der forklarer, hvordan gekkoer bruger en kombination af teknikker til at udføre denne fantastiske bedrift.

Evnen til at gå på vand er blevet registreret hos mindre dyr som vandstrideren, som er lette nok til at blive holdt op af vandets overfladespænding, kraften mellem vandmolekylerne på overfladen. I mellemtiden, større dyr som f.eks. kan gå på vand, fordi de er kraftige nok til at smække overfladen med fødderne, mens de løber. Den hurtige bevægelse skubber vandet under foden ned, skabe en lomme med luft omkring den. Den opadgående kraft, der genereres, når denne lomme skubbes under vandet, er det, der holder dyret kortvarigt ophængt på overfladen.

Men gekkoer er typisk en størrelse, der falder ind mellem disse to kategorier. De er for svage til at holde sig selv ved at bruge overfladeslapning alene og for tunge til at efterlade vandets overflade ubrudt. Alligevel nærmer deres relative vandløbshastigheder sig hastighederne for en anden velkendt vandløb, basilisken (eller "Jesus firben"), som er afhængig af slapping teknikken.

Indledende beregninger antydede, og videoanalyse bekræftet, at i modsætning til andre arter, der bevæger sig ved vandoverfladen, gekkoer bruger en kombination af teknikker til at bevæge sig hurtigere oven på vandet, end de kan ved at svømme igennem det. Ved at analysere videoer af gekkoer, der bevæger sig over vandet, vi fandt ud af, at deres gangart lignede basiliskens. Hvert trin indebærer tilbagetrækning af foden gennem luften, smække på overfladen, og stryger under vandet.

Men i modsætning til basilikum, som ikke påvirkes af ændringer i vandets overfladespænding, vores eksperimenter viste, at gekkoernes hastighed og hovedhøjde blev halveret, når vi tilføjede vaskemiddel til vandet, reducerer overfladespændingen. Dette tyder på, at de i det mindste delvist bruger kræfterne mellem vandmolekylerne til at holde sig over overfladen.

Vi fandt også ud af, at gekkoer af afgørende betydning anvender en kombination af hydrostatisk kraft (vandets opadgående skub opad) og hydrodynamisk kraft (liften skabt ved bevægelse hen over vandoverfladen som i en motorbåd, der skummer overfladen). Sammen, disse kræfter genererer yderligere løft for gekkoen, en tilstand kendt som semi-høvling.

Stik i halen

For al opfindsomheden i denne multi-tasking tilgang, gekkoer kan kun holde hoved og torso helt over vandet, efterlader deres haler at trække nedenunder. At kunne bevæge sig næsten lige så hurtigt som på land, når næsten halvdelen af ​​din krop er under vandet og står over for mere modstand og trækstyrker er en stor bedrift - bare spørg Michael Phelps.

Geckos klarer dette ved at bruge deres hale, som allerede har vist sig at hjælpe dem med at manøvrere rundt om forhindringer, hoppe og flygte fra rovdyr. Set ovenfra, når den bevæger sig over vandet, gekkoen kan ligne en krokodille, bevæger sin krop og hale med en bølgelignende bevægelse for at skabe fremdrift til at balancere vandets bagudtræk.

Vores forskning viser, at for mellemstore dyr at bevæge sig hurtigt langs overfladen af ​​vand kræves en kompleks og smart kombination af fysiske mekanismer, som man tidligere kun troede skulle forekomme hos større og mindre dyr. Men det kan også føde sig til bedre designs til dyreinspirerede robotter.

Tidligere undersøgelser af gekkoer har inspireret flere sådanne "biomimetiske" bestræbelser, fra bedre klæbemidler til en smidig (og temmelig yndig) halet robotbil, passende navn Tailbot. Bedre forståelse af, hvordan dyr rejser på tværs af komplekse terræn, vil forhåbentlig føre til robotter, der kan udnytte disse teknikker til at bevæge sig på både land og vand med den høje ydeevne, der ses i gekkoer.