Verdaj akrobatoj

Ĉiun printempon, la glacikovrita lago ĉe la feria dometo ekvivas. Se oni kuraĝas eniri, oni sentas ne nur la malvarmon de la akvo, sed ankaŭ milojn da etaj puŝoj. Estas la unuaj ranidoj, kiuj naĝas kaj turnas sin, ĝis ili trafas viajn krurojn. Jam mirindas ke unu besto povas komenci la vivon naĝante per vosto kaj fini ĝin saltante per kruroj, sed ranoj faras pli. Ili grimpas, fosas, rampas, ŝvebas kaj faras ĉion, kio necesas por travivi. Per speciala anatomio kaj konduto, ili venkas ĉiun atleton. Eble tial ili estas la plej sukcesplenaj amfibioj.

Stier Kikker, Groene, Vijver, Lily Pad, Kikker, Natuur
Feliĉa rano en lageto

Saltado
Kiu volas vidi saltadon je la plej alta nivelo, devas vojaĝi al la usona kantono Calaveras. Tie oni organizas ĉiujaran konkurson en kiu ranoj saltas kiel eble plej longe. Kvankam la konkurso ne estas senkritika, ĝi ja produktas mirindajn rekordojn. En 1986, la rano Rosie the Ribiter atingis la plej longan distancon de 6,55m en tri saltoj. La nomo de la rano estas anglalingva vortŝerco*, kiu referas al la usona feminisma simbolo ”Rosie the Riviter”. Post pli ol tri jardekoj, ankoraŭ neniu virrano venkis ŝin.

*Ribiter signifas “kvakanto” en la angla.

File:Frog jumping contest 1.jpg
La ransaltkonkurso de 2016

La superheroaj saltoj de ranoj estas rezulto de kiel ili uzas siajn muskolojn. En la specio Rana catesbeiana, la saltmuskoloj povas kuntiriĝi je 30%! Tio estas pensiga, ĉar muskoloj estas maksimume fortaj nur se ili kuntiriĝas iomete. Kial ranoj kuntiras siajn muskolojn tiom longe se tio igas la forton malpli granda? La paradokso estas nur ŝajno, ĉar forto ne estas la sola grava faktoro. La alia estas la distanco trans kiu la forto agas. Kombinite, tiuj faktoroj nomiĝas ”laboro” en fiziko. La fenomeno iĝas pli alirebla kiam oni rigardas pli simplajn, sed similajn problemojn.

Se la saltmuskolo kuntiriĝas, la kruro iĝas rekta.

Alia kazo en kiu oni volas salti kiel eble plej longe for estas skisaltado. La forto kiu tiras skisaltiston suben laŭ la deklivo estas la gravito de la Tero. La gravita forto ĉiam same grandas, sed oni povas ŝanĝi la altecon de la deklivo. Estas klare ke skianto sur pli longa deklivo povas salti pli longe ol skianto sur malpli longa deklivo, ĉar la gravito povas aldoni energion al la skianto la tutan vojon. Alia ekzemplo estas la ĵetado de pilko. Kiam profesia atleto ĵetas bazopilkon, ri unue movas la brakon malantaŭen kaj poste rapide puŝas ĝin antaŭen. La distanco trans kiu estas kontakto inter la mano kaj la pilko estu kiel eble plej longa. Ne la forto, sed la laboro estu kiel eble plej granda.

Per ekstrema kuntirado de siaj muskoloj, ranoj klare oferas forton, sed maksimumigas laboron. Sed tio ne estas la tuta rakonto. Se same granda mamulo kiel muso provus salti kiel rano, la muskoloj ne kunlaborus. Mezurante la streĉoreziston en muskolo, oni rimarkas ke la muskolo ne povas iĝi multe pli longa ol ĝia optimuma longo. Se oni streĉas ĝin pli, la elastaj fortoj en la materialo pligrandiĝas kaj rezistas kontraŭ la streĉo. En la kruroj de rano, la streĉorezisto kreskas multe malpli rapide, kio signifas ke ili povas komenci la salton kun pli longaj muskoloj ol mamuloj.

Streĉorezisto en la muskoloj de mamuloj (bluaj) kaj ranoj (verdaj). Kiam la relativa longo estas 1.0, la muskolo estas plej forta. La grafikaĵo montras ke la streĉorezisto en ranoj kreskas malpli rapide.

Longaj muskoloj havas siajn avantaĝojn, sed ili ne estas senriskaj. Kiam plilongigitaj muskoloj devas sorbi energion, ekzemple kiam oni surteriĝas post salto, ili facile damaĝiĝas. Por solvi tion, ranoj uzas la malantaŭajn krurojn preskaŭ nur por naĝi kaj salti. La baton de surteriĝo ili sorbas per la antaŭaj kruroj kaj la korpo. Plof!

Saltanta rano

Langumado
Ranoj ĉasas per la precizeco de ŝinobo. Preterfluganta muŝo povas esti for ene de milisekundoj. La lango de rano estas sufiĉe glueca por tiri 1,4 fojojn la propran korpopezon, kaj pli rapide pafiĝas ol insekto povas reagi. Pli efika rimedo kontraŭ kuloj do ne ekzistas.

Frog, Grasshopper, Insect, Nature, Garden, Animal World
La predo povas esti surprize granda. Bonan apetiton, rano!

Mi sufiĉe surpriziĝis kiam mi komencis legi esplorojn kaj spekti videojn pri ranaj langoj. Antaŭe mi imagis ke la lango funkcias kiel glueca pugno, kiu rekte batas la insekton. Videoj montras tamen, ke la meĥanismo estas multe pli eleganta. Unue, la rano ne batas la insekton per la pinto de la lango. Ĝi disvolvas la langon kaj trafas la predon per la suba surfaco. Por ke la insekto ne falu, la rano faras ĉion por pligrandigi la kontaktareon. Ĝia lango estas multe pli mola ol tiu de homo, por ke ĝi facile sekvu la teksturon de la predo. Eĉ pli grave, la lango estas kovrita de glueca, muka salivo, kiu povas eniri inter ĉiujn etajn fendojn kaj igi la kontakton eĉ pli intima.

Gluo havas sian propran volon. Ofte la gluo fiksiĝas je la malĝusta momento, ĝis oni ne plu povas disigi la fingrojn. Por preventi tiajn problemojn, la salivo de ranoj havas specialajn kvalitojn. Ĝia viskozeco dependas de eksteraj fortoj. Se la lango trafas la predon, aŭ se la rano glutas, la salivo facile fluas. Inter tiuj momentoj, la salivo malfacile fluas kaj forte ligas la insekton al la lango. Ĝi faras ekzakte tion, kion ĝi devas fari en la ĝusta momento.

Lasta problemo kiun la rano devas solvi estas la glutado. Homoj uzas la langon por movi manĝaĵojn tra la buŝo, sed la lango de rano jam estas okupita. Ili solvas tiun problemon en sufiĉe unika maniero, kiun oni povas facile observi. Kiam la rano pretas por gluti, ĝi fermas siajn okulojn kaj puŝas ilin en la kapon. Tiel ĝi povas puŝi kontraŭ la insekton ĝis ĝi liberiĝas kaj iras en la ezofagon.

Ŝvebado
Ranoj havas multajn sekretojn se oni rigardas de proksime, sed kelkaj ranoj tute ne kaŝas siajn talentojn. Dum oni kutime serĉus ranon ĉe lageto aŭ en la arboj, ranoj en du malsamaj familioj elektis la aeron. Ili estas la glisantaj ranoj kaj povas glisi de arbo suben por eskapi danĝeron aŭ serĉi partneron.

Eleganta glisanta rano

Glisantaj ranoj estas utilaj al sciencistoj, kiuj volas studi la evoluon de glisado, pro tio ke la specioj en la familiojn kovras la tutan spektron de gliskapablo. La plej bonaj glisantoj havas grandajn membranojn inter la piedfingrojn kaj streĉas siajn membrojn por krei levoforton. Tiu forto laboras kontraŭ la gravito kaj aerfroto.

Estas klare ke ranoj ne estas specife aerodinamike stabilaj. Ekzistas multaj diferencoj inter ili kaj la kugleco de birdoj. Etaj ventoj povas facile turni ilin kaj ili devas korekti tion. Feliĉe, tio signifas ankaŭ ke ili mem facile turnas sin. La rano povas ŝanĝi sian vojon per manipuli siajn membranojn kaj ŝanĝi la direkton de la levoforto. Kutime bestoj trovas la plej efikan manieron por fari ion tian kaj uzas nur tiun metodon, sed ranoj faras du malsamajn specojn de turnoj.

Se vi iam flugis en turniĝanta aviadilo, vi scias ke ili turnas sin per levi unu flugilon. Tiel la direkto de la levoforto ne iras rekte supren, sed iom flanken. Kvankam ĝi ne estas la plej intuicia metodo, ĝi ja estas tre efika kaj kaŭzas ke la pasaĝeroj estas puŝataj en la seĝon anstataŭ kontraŭ la muron. Birdoj uzas la saman metodon por turni sin kaj oni atendis ke ranoj farus same, sed eksperimentoj en ventotunelo montras ke ili havas alternativon. Foje ili simple turniĝas kiel kompaktdisko, turnante la nazon flanken. Se oni kalkulas la manovreblecon de la rano por ambaŭ turnoj, la rezultoj preskaŭ samas.

Birdoj kaj aviadiloj kutime turniĝas per levi unu flugilon.
Ranoj povas ankaŭ turni sin laŭ la ebeno kiel kompaktdisko (vidite de supre).

Kial birdoj do ne kopias la ranojn? Estas du eblaj kialoj. La unua estas ke la turnoj ne samas por la birdo, pro tio ke ĝi produktas multe pli grandan levoforton. Ĝi povas multe pli efike uzi tiun levoforton farante la aviadilan turnon. La alia, pli interesa kialo temas pri konduto, ĉar birdoj kaj ranoj glisas kun tute malsamaj kialoj. Grandaj birdoj glisas por vojaĝado aŭ serĉado de predoj kaj devas resti en la aero kiel eble plej longe. Por fari tion, ĝi estu minimume bremsata de aerfroto. Ranoj glisas simple por atingi la grundon kaj ne tiom ĝeniĝas de iomete da aerfroto. Iom da bremsado fakte eĉ povas helpi la ranon, ĉar tiel la frapo de la grundo ne estas tiom forta. Kiam oni komparas la du turnojn, oni vidas ke ne nur la manovrebleco de la besto gravas, sed ankaŭ la aerfroto. Kaj tiu estas malpli granda en aviadila turno. La rano? Tiu prifajfas.

Sea, Seagull, Bird, Seevogel, Water Bird, Coast, Port
Glisantaj birdoj preskaŭ ĉiam turniĝas kiel aviadilo.

Ĉi tio estis nur eta rigardo en la vasta mondo de rana konduto, kiu neniam ĉesas surprizi min. Oni povas verki tutajn librojn pri ili kaj eĉ tiam ankoraŭ restas multe por lerni. Malgraŭ ilia mojoseco, evolua sukceso kaj eĉ populareco en la interreto, ranoj ne havas la vivon de famulo. Kvankam la kvanto de specioj estas pli ol 7000, multaj el tiuj specioj estas hontataj de poluado, trafiko, perdo de spaco, malsanoj kaj tiel plu. Pro tio ke ili estas sentemaj, sana populacio de ranoj estas indikilo de sana ekosistemo, do ni ĉiuj provu lerni pli pri ĉiu tiuj mirindaj mukbuloj kaj protekti ilin.

Kikker, Waterlelies, Nuphar, Lelieblad
kva! kvak!

Licencoj por la bildoj:
Konkurso – Frank Schulenburg: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frog_jumping_contest_1.jpg
Saltmuskolo kaj streĉorezisto – Azizi, Emanuel, and Thomas J. Roberts. “Muscle Performance during Frog Jumping: Influence of Elasticity on Muscle Operating Lengths.” Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, vol. 277, no. 1687, 2010, pp. 1523–30. Crossref, doi:10.1098/rspb.2009.2051.: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
Saltanta rano – Brian Gratwicke: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Colostethus_flotator_jumping.jpg
Glisanta rano – Nguyenphanuyennhi: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:%E1%BA%BEch.jpg
Aliaj bildoj venas de mi mem, aux Pixabay: https://pixabay.com/service/license/

Plua legado:
Azizi, E., & Roberts, T. J. (2010). Muscle performance during frog jumping: influence of elasticity on muscle operating lengths. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 277(1687), 1523–1530. https://doi.org/10.1098/rspb.2009.2051

Kleinteich, T., & Gorb, S. N. (2015). Frog tongue acts as muscle-powered adhesive tape. Royal Society Open Science, 2(9), 150333. https://doi.org/10.1098/rsos.150333

McCAY, M. G. (2001). AERODYNAMIC STABILITY AND MANEUVERABILITY OF THE GLIDING FROG POLYPEDATES DENNYSI. Journal of Experimental Biology, 204(16), 2817–2826. https://jeb.biologists.org/content/204/16/2817

Meyer, G., & Lieber, R. L. (2018). Muscle fibers bear a larger fraction of passive muscle tension in frogs compared with mice. The Journal of Experimental Biology, 221(22), jeb182089. https://doi.org/10.1242/jeb.182089

Noel, A. C., Guo, H.-Y., Mandica, M., & Hu, D. L. (2017). Frogs use a viscoelastic tongue and non-Newtonian saliva to catch prey. Journal of The Royal Society Interface, 14(127), 20160764. https://doi.org/10.1098/rsif.2016.0764

Respondi

Entajpu viajn informojn sube aŭ alklaku piktogramon por ensaluti:

WordPress.com Logo

Vi komentas per via konto de WordPress.com. Elsaluti /  Ŝanĝi )

Google photo

Vi komentas per via konto de Google. Elsaluti /  Ŝanĝi )

Twitter picture

Vi komentas per via konto de Twitter. Elsaluti /  Ŝanĝi )

Facebook photo

Vi komentas per via konto de Facebook. Elsaluti /  Ŝanĝi )

Connecting to %s