Warum kann dieser kleine Frosch so schlecht springen?

In dem Moment, in dem eine Kürbiskröte in die Luft springt, scheint alles möglich. Ein kleiner Frosch, der die Größe und Farbe einer Honigbiene hat MoltebeereEr hat kein Problem damit, sich vom Boden abzuheben. Doch als die Kürbiskröte aufzusteigen beginnt, geht etwas schief.

Der Körper des Frosches beginnt sich zu drehen und seine Gliedmaßen werden wie Seesterne abgeflacht. Dann fällt er und rollt gnadenlos, bis er auf seinem Hintern oder Kopf landet und versehentlich die Kettenräder oder das Heck stoppt.

„Manche Männer spinnen einfach“, gab Andre Confetti, ein Doktorand an der brasilianischen Bundesuniversität Paraná, vor, indem er seinen Finger über einen Zoom-Anruf in die Luft bewegte. „Manche Männer tun das das ist Konfetti fügte hinzu und bewegte seine Finger im Kreis wie ein Wasserrad.

„Frösche flattern in der Luft, im Weltraum“, sagte Amber Singh, die bald Masterstudentin an der San Jose State University werden wird.

Die Kürbiskröte, die ein Frosch, aber kein Frosch ist, ist mit ihren Sprüngen so schrecklich im Landen, dass ihre völlige Inkompetenz zum Gegenstand wissenschaftlicher Forschung geworden ist. Ein Forscherteam aus den USA und Brasilien, zu dem auch Confetti und Singh gehören, sagt, sie hätten eine Antwort: Die kleinen Locken sind so klein, dass die mit Flüssigkeit gefüllten Kammern in ihren Innenohren, die ihre Gleichgewichtsfunktion steuern, etwas ineffektiv sind und die tapferen kleinen Reifen eliminieren. Über die Lebensdauer von Kollisionslandungen.

Das Papier Bestätigt, dass viele Arten von Kürbiskröten, die zur Gattung der Kaulquappen gehören, genannt werden OberarmknochenPräsentiert einen „sehr ungewöhnlichen Sprung mit unkontrolliertem Landeverhalten“, sagte Tess Kondis, eine Forscherin an der Carleton University in Kanada, die nicht an der Forschung beteiligt war.

Oder wie Confetti sagte: „Sie machen etwas nicht richtig.“

Es ist nicht einfach, ein bienengroßes Wirbeltier zu sein. Kürbiszöpfe machten evolutionäre Kompromisse, um so klein zu sein, wie die Reduzierung der Anzahl der Ziffern an ihren Beinen von fünf auf drei. Frösche, die für ihre Feuchtigkeit berüchtigt sind, trocknen schneller aus, wenn sie jung sind, sagte Rick Isner, ein funktioneller Morphologe an der Southern Illinois University Edwardsville und Autor der Forschungsarbeit. Aber manchmal zahlt es sich aus, klein zu sein: „Für eine Dose Kürbis ist eine Ameise eine riesige Mahlzeit“, sagte Eisner.

Frösche entwickelt Die Fähigkeit zu springen, bevor sie die Fähigkeit zum Landen entwickeln, was bedeutet, dass nicht alle Frösche den zweiten Teil des Prozesses gemeistert haben. Eisner hat zuvor an einer Gruppe ähnlich ungeschickter Frösche geforscht, die vernünftig genug gesprungen sind, aber in einer Vollgesichtstransplantation gelandet sind.

Als Marcio Bay, ein Forscher an der Bundesuniversität von Paraná, Brasilien, und Autor der Abhandlung von Eisners Forschung über den zappelnden Frosch erfuhr, schickte er Eisner eine E-Mail über Kürbisschuppen. Mitglieder des Pie Lab haben begonnen, Kaulquappen und andere Miniaturfrösche aus der Wildnis zu sammeln, um ihnen beim Springen und Landen zuzusehen.

Kürbisfrösche leben ein schwer fassbares Leben. Die Frösche leben und ernähren sich unter abgefallenen Blättern im Atlantischen Regenwald von Brasilien, die doppelt so groß werden, was es äußerst schwierig macht, sie zu untersuchen. „Sie sind sehr kleine und geheimnisvolle Kreaturen“, sagte Condez. „Das meiste Wissen über ihr Verhalten stammt aus seltenen Beobachtungen im Feld.“

Frösche in Insektengröße in Brasilien zu finden, ist eine entmutigende Aufgabe. Obwohl die Kürbiskröte genauso hell ist wie der Shito, wimmelt es in der Laubstreu von Neonpilzen und anderen orangefarbenen Lebewesen. „Es ist sehr schwierig, unter der Laubstreu zu fangen“, sagte Confetti. „Besonders für mich, weil ich farbenblind bin.“

Stattdessen mussten die Forscher dem Ruf des Frosches lauschen, der ein bisschen wie eine Grille klingt. Zurück in Pies Labor stellten die Forscher jeden Frosch auf einen Spiegel, der von einer Barriere umgeben war, und filmten ihre Sprungbemühungen. (Einige mussten mit einem sanften Zucken ihres kleinen Hinterns ermutigt werden.)

Als Eisner die Aufnahmen sah, brach er in Gelächter aus. Dann sofort verbraucht das Problem zur Hand. Die Frösche waren sehr weit von den Springschwanzfröschen im Stammbaum der Frösche entfernt, was bedeutete, dass das Problem nicht von den Vorfahren herrührte. Warum konnten sie also nicht mit einem Sprung landen? „Es war kein ‚Heureka‘-Moment“, sagte Eisner. „Es war ein ‚Was zum Teufel ist hier los?‘-Moment.“

ihm zugeschrieben: Rick Isner

Eisner fuhr fort, eine große Anzahl wissenschaftlicher Arbeiten zu lesen, darunter eine Vorkenntnisse Die Forscher störten das Vestibularsystem von Rohrfröschen, die normalerweise ausgezeichnete Hüpfer sind. Gehackte Frösche zeigten unheimlich ähnliche Landeprobleme wie Kürbisfrösche.

Eisner fragte sich, ob das Froschproblem ein Ausmaß erreicht hatte. Wirbeltierorganismen sind aufgrund unseres Vestibularsystems in der Lage, sich in der Welt auszugleichen und zu orientieren: ein komplexes System aus flüssigkeitsgefüllten Kammern und Kanälen in unserem Innenohr. Wenn wir unseren Kopf bewegen, erzeugt die Flüssigkeit, die Endolymphe genannt wird, eine Kraft, die sensorische Haarzellen und Signale von unserem zentralen Nervensystem ablenkt, um unsere Haltung und Bewegung zu steuern. Trotz der großen Auswahl an Körpergrößen von Wirbeltieren bleibt die Größe dieser Kanäle ziemlich konstant. „Zwischen einem Frosch und einem Menschen oder Wal verändern sie sich nicht so sehr, wie man erwarten würde“, sagte Eisner.

Die Forscher vermuteten, dass der kleinere Körper und der kleinere Schädel der Kröte die Größe der halbkreisförmigen Kanäle in ihrem Innenohr einschränken und verhindern könnten, dass die Flüssigkeit im Inneren frei fließen kann. „Wenn man ein Röhrchen nimmt und es immer kleiner und kleiner macht, nimmt der Widerstand gegen den Flüssigkeitsstrom zu“, sagte Eisner.

David Blackburn, Kurator für Herpetologie am Florida Museum of Natural History, und Edward Stanley, ein assoziierter Wissenschaftler des Museums, führten eine Querschnittsuntersuchung von Museumsexemplaren von 147 Froscharten durch, darunter der größte (der Goliath-Frosch), die kleinsten Frösche („es gibt zwei Froscharten im Rennen um die kleinsten Frösche“, bemerkte Stanley) und Kürbisfrösche. Die Frösche wurden in einer „normalen Froschposition, etwas starr und nicht sehr flexibel“ gehalten, wie Stanley sie beschrieb. Er verpackte konservierte Frösche in mit Erdnüssen gefüllte Ziploc-Beutel und wischte sie mit seiner Millionen-Dollar-Maschine ab. Singh stellte dann 3D-Modelle der Bogengänge der Frösche aus dem CT-Scan zur Verfügung.

Die resultierenden Messungen zeigten die Bogengänge von Oberarmknochen Die Minifrösche rein Bidofrine Sie waren die kleinsten erwachsenen Wirbeltiere, was zu einem Verlust der motorischen Kontrolle und damit zu chaotischen Landungen führte.

Forscher haben andere mögliche Erklärungen in Betracht gezogen. Vielleicht sind die dreizehigen Füße der Kürbiszöpfe beim ersten Sprung abgerutscht? Oder sollten seine herabhängenden Blätter vielleicht gefallenem Laub ähneln, um Raubtiere auf der Suche nach einem Snack zu täuschen? Die Videos zeigten beim Start der Frösche nicht so viel Schlupf, schrieben die Forscher, und die kleinen Zöpfe blieben nicht lange genug still, um einem Blatt zu ähneln.

CT-Scans deuteten auch darauf hin, dass die Plexus möglicherweise einige interne knöcherne Schilde entwickelt haben, um sie beim Absturz sicherer zu machen. „Sie scheinen einen Rucksack zu tragen, der nur aus Knochen besteht“, sagte Stanley und bezog sich auf die Kürbiskrötenart. Brachycephalus ephippium. Allerdings dürfte die Kürbiskröte eher ein Dribbling als ein Sprung sein. Eisner schlug vor, dass Springen höchstwahrscheinlich eine Fluchtreaktion sei, ein Weg, um schnell aus einer gefährlichen Situation herauszukommen. Das Sprichwort besagt, dass es besser ist, gequetscht zu werden, als gefressen zu werden. Außerdem: „Sie müssen sich keine Sorgen machen, dass Sie sich Knochen brechen, wenn Sie die Größe einer Stubenfliege haben“, fügte Eisner hinzu.

Lebende Kürbiszöpfe in Brasilien Atlantischer Wald, Es ist einer der biologisch vielfältigsten Orte auf dem Planeten. „Jeder Berg in Südbrasilien hat das Potenzial, eine neue Art von Berg zu haben OberarmknochenSüßigkeiten sagte. „Wir wissen nicht, wie viel Oberarmknochen Wir haben es in unserem Hinterhof.“

Aber 85 Prozent der Fläche wurden abgeholzt, und was übrig bleibt, ist stark fragmentiert. „Ich frage mich, wie viele dieser Arten wir jemals kennen werden, weil sie bereits verschwunden sind“, sagte Eisner.

Vielleicht ist die Erkenntnis von Toad Pumpkin, dass nicht alles verbessert werden muss. Nur weil Sie in etwas schlecht sind, heißt das nicht, dass Sie es nicht tun sollten, besonders wenn Sie einen geheimen Knochenrucksack und giftige Giftdrüsen haben. Auch wenn der kleine Sprung einer Kürbiskröte einer Lokomotive gleicht Pferd zeichnenDas bedeutet nicht, dass er nicht gehen oder springen oder stolpern sollte, wie es ihm gefällt, in der feuchten Laubstreu eines verschwindenden Waldes. Jede Art sollte das Recht haben, spektakulär zu scheitern, aber zu ihren eigenen Bedingungen.

ihm zugeschrieben: Rick Isner