" Froghoppers " สัตว์พลังดูดที่สุดยอดของสัตว์โลก




Froghoppers กินเฉพาะน้ำนมจากพืชเท่านั้น ซึ่งในการเข้าถึงของเหลวนี้ แมลงจะสร้างพลังดูดที่รุนแรงมาก
Cr. PHILIP GD MATTHEWS


Meadow froghoppers หรือที่เรียกว่า spittlebugs มีขนาดแค่ประมาณนิ้วก้อย แต่ร่างกายเล็กๆ ของพวกมันก็สามารถดึงเอาความสามารถอันน่าทึ่งบางอย่างออกมาได้ โดยการกินอาหารจากแหล่งพืชที่ไม่ธรรมดา นี่นับเป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์ 3 คนจากมหาวิทยาลัย British Columbia ได้แก่ Elisabeth Bergman, Emma Green และ Philip Matthews สามารถหาปริมาณความสามารถในการดูดที่น่าประทับใจของแมลงเหล่านี้ได้ 

Froghoppers กินน้ำนมพืช แต่ไม่ใช่ชนิดที่แมลงส่วนใหญ่กิน โดยแมลงดูดน้ำนมส่วนใหญ่จะดื่มสิ่งที่เรียกว่า " phloem " ของเหลวหวานที่พุ่งออกมาจากภาชนะพืชได้ง่าย เนื่องจากแรงดันบวก (positive pressure) ในส่วนนั้นของการไหลเวียนของพืช ซึ่ง Froghoppers ไม่ได้ดูดน้ำนมพืชจากเส้นทางง่ายๆเหล่านั้น  แต่พวกมันกินผ่าน " xylem " ซึ่งมีของเหลวที่มีสารอาหารเบาบางที่ไหลผ่านภาชนะพืช (xylem sap) ที่ผ่านแรงดันลบเท่านั้น

" xylem " เป็นที่ที่ของเหลวส่วนใหญ่ที่ทำจากน้ำไหลผ่านท่อภายในของพืช และมีสารที่ไม่เพียงเป็นสารที่ขาดสารอาหารเป็นส่วนใหญ่เท่านั้น แต่ยังอยู่ภายใต้แรงกดดันด้านลบซึ่งคล้ายกับสุญญากาศ และการดูดน้ำนมตรงส่วนนี้ต้องใช้พลังดูดเทียบเท่ากับการดูดน้ำจากหลอดที่ยาวถึง 100 เมตร

ความสำเร็จดังกล่าวดูไม่น่าเป็นไปได้สำหรับแมลงตัวเล็ก ๆ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์บางคนตั้งคำถามว่า xylem sap อาจอยู่ภายใต้แรงกดดันด้านลบดังกล่าวหรือไม่ แต่ทั้งสองหลักฐานทางชีวกลศาสตร์และการเผาผลาญแสดงให้เห็นว่า froghoppers สามารถผลิตแรงกดดันเชิงลบที่มากกว่าหนึ่งเมกกะปาสคาล (megapascal)

Froghoppers ทำงานหนักอย่างมากสำหรับอาหารมื้อเย็นของพวกมัน ซึ่งบางครั้งพวกมันจะกินของเหลวเป็นเวลา 24 ชั่วโมงติดต่อกัน
Cr.DEPOSIT PHOTOS
ซึ่งเมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำการสกัด " xylem " พบว่า froghoppers สามารถสร้างแรงดูดได้สูงถึง 1.57 - 1.6  เมกะปาสกาล (เพื่อเปรียบเทียบให้เห็น ช้างสามารถสร้างพลังดูดได้เพียง 0.02 เมกะปาสคาลเมื่อดูดน้ำปริมาณมากผ่านงวง ) โดยผลการวิจัยนี้ถูกตีพิมพ์ใน Proceedings of the Royal Society B
ที่เผยแพร่เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคม 2021 ที่ผ่านมา

และเพื่อพิสูจน์ว่าแมลงเหล่านี้บรรลุพลังดูดได้อย่างไร นักวิทยาศาสตร์จึงทำการสแกนด้วย Micro-CT (คล้ายกับการสแกน CT ทั่วไป แต่มีความละเอียดที่ละเอียดกว่า) ในหัวเล็กๆ ของพวกมัน พวกเขาพบว่าส่วนใหญ่ของหัวที่เล็กมากๆนี้ถูกดูดขึ้นโดยปั๊ม cibarial (โครงสร้างที่เกี่ยวข้องกับกล้ามเนื้อที่ซับซ้อนที่อยู่ในหัวของแมลง) ที่ทำหน้าที่เหมือน diaphragm นั่นคือกล้ามเนื้อในศีรษะที่สามารถยืดและหดได้บนปั๊ม cibarial เพื่อสร้างพลังดูดมหาศาล จากนั้น Froghoppers จะดึง diaphragm เป็นจังหวะเพื่อดูดและป้อนอาหารอย่างต่อเนื่อง โดยโครงสร้างที่เหมือนจมูกระหว่างดวงตาของพวกมัน ที่รู้จักในชื่อ
" Post-clypeus " นั้นมีความแข็งแกร่งอย่างมากเพื่อรองรับกล้ามเนื้อทั้งหมด
 
Jake Socha  นักชีวกลศาสตร์ที่ Virginia Tech ในเมือง Blacksburg ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในงานนี้กล่าวว่า
“ มันน่าประทับใจอย่างไม่น่าเชื่อ ที่นักวิทยาศาสตร์ใช้เทคนิคต่างๆ เพื่อจัดการกับปัญหาที่มีมายาวนาน และแมลงเหล่านี้ก็ถูกดัดแปลงมาอย่างดีเพื่อสร้าง แรงกดดันด้านลบที่รุนแรงเหล่านี้ "

ทั้งนี้ ปัญหานี้มีมายาวนานเนื่องจากการวัดแรงดันลบนั้นยุ่งยาก โดยภายในน้ำนมจะถูกดึงออกมาราวกับเชือกหรือสายป่าน ซึ่งติดอยู่ในการชักเย่อระหว่างดินที่เป็นรูพรุนและใบไม้ที่โล่งสบาย และการเจาะพืชด้วยหัววัดแรงดันที่รุนแรง สามารถทำลายล้างความตึงเครียด (ความดัน) ภายในนั้นได้อย่างง่ายดาย ซึ่งจะทำให้ของเหลวใน " xylem " ของพืชถูกดึงกลับและยากอย่างยิ่งที่จะดูดออก
 
ดังนั้น นักวิทยาศาสตร์มักใช้วิธีทางอ้อมมากกว่า โดยการตัดส่วนหนึ่งของต้นพืชที่อยู่ในห้องความดัน โดยให้ก้านยื่นออกมาและติดใบไม้ไว้ที่ปลายสุด
ซึ่งนักวิจัยสามารถเพิ่มแรงดันที่กระทำต่อภายนอกของพืชได้ จนกว่าจะเกินความดันภายในของต้นพืช จากนั้นจะมีน้ำนมจาก " xylem " ไหลออกมาจากลำต้น กลยุทธ์นี้ชี้ให้เห็นว่า แรงกดดันด้านลบของ xylem sap สามารถมีเกินกว่าหนึ่งเมกะปาสกาล

Froghoppers นั้นทำงานหนักอย่างมากสำหรับมื้ออาหารของพวกมัน การดูดไม่เพียงต้องใช้แรงงานมากอย่างเหลือเชื่อ แต่ใน " xylem " ที่มันดูดกินยังขาดสารอาหารจนต้องดูดในปริมาณมากเพื่อรักษาร่างกายเล็กๆ ของพวกมันไว้ โดยต้องดูดน้ำนมต่อวัน 100 ถึง 1,000 เท่าของน้ำหนักตัวของมันเอง
ซึ่งบางครั้งพวกมันจะกินของเหลวเหล่านี้เป็นเวลาถัง 24 ชั่วโมงติดต่อกัน 

เนื่องจาก การดูดของเหลวทั้งหมดนั้นมีปริมาณมาก จึงส่งผลให้ต้องฉี่มากเช่นกัน ซึ่งการขับถ่ายของเหลวของ Froghoppers นั้นมากจนอาจสามารถจมฉี่ของมันเองตายได้ (ถ้าแมลงมีขนาดเท่าคน พวกมันจะฉี่ของเหลวประมาณ 4 ลิตรต่อนาที) ด้วยเหตุนี้ นี่เป็นสาเหตุที่ทำให้พวกมันพัฒนาความผิดปกติทางกายวิภาคอีกอย่างหนึ่งด้วย นั่นคือ เวลาที่มันฉี่ ก้นที่มีความยืดหยุ่นของมันจะจะสะบัดฉี่ของมันขึ้นไปในอากาศ ห่างจากร่างกายออกไปสองถึงสี่นิ้วอย่างปลอดภัย 


Froghoppers เป็นแมลงชนิดหนึ่งที่พบในอเมริกาเหนือและบางส่วนของยุโรป
ได้ชื่อมาจากความสามารถในการกระโดดไกลมากเมื่อเทียบกับขนาดร่างกาย และยังมีเอกลักษณ์เฉพาะตัวในด้านอื่นๆ เช่น การห่อหุ้มตัวเอง
ด้วยน้ำนมพืชที่มีฟองในฤดูใบไม้ผลิ และยังมีส่วนของก้นที่พ่นปัสสาวะของพวกมันขึ้นไปในอากาศเพื่อป้องกันไม่ให้ตัวเองจมเพราะฉี่มาก
และตอนนี้ดูเหมือนว่าพวกมันจะเป็นแชมป์ของผู้มีพลังดูดด้วย

Froghoppers เป็นนักกระโดดที่มีความสามารถมาก โดยสามารถเร่งความเร็วได้ที่ 4,000 m/s 2 และกระโดดได้สูงถึง 70 ซม.ตัวอ่อนของมันจะมีสีขาวครีมที่จะค่อยๆพัฒนาสีเข้มขึ้นจนเป็นตัวเต็มวัย และจะหลั่งของเหลวที่เป็นฟองฉุนออกมาจากส่วนท้ายของพวกมัน เพื่อซ่อนตัวอยู่ในฟองที่เรียกกันทั่วไปว่า " cuckoo spit " ซึ่งอาจเป็นไปได้ว่า ฟองคือการที่กำจัดน้ำส่วนเกินออกจากการดูด " xylem " 

เมื่อแมลงโตเต็มวัยแล้ว มันจะไม่ผลิตฟองอีกต่อไปและจะขึ้นไปอยู่อย่างอิสระบนต้นไม้ หากถูกรบกวน froghoppers ตัวเต็มวัยจะใช้การกระโดดหนีไป อย่างไรก็ตาม แม้ว่า " cuckoo spit " เป็นวิธีที่ตัวอ่อนสามารถป้องกันตนเองจากผู้ล่าได้  แต่ตัวต่อ Argogorytes mystaceus มีความเชี่ยวชาญในการแยกตัวอ่อนของ Froghoppers ออกจากฟองได้ และใช้พวกมันเป็นแหล่งอาหารสำหรับตัวอ่อนของมัน
 
แม้ว่ากระบวนการได้อาหารของพวกมันจะลำบากและได้อาหารจากพืชที่กินยากที่สุดก็ตาม แต่ความพยายามของ Froghoppers ก็ให้ผล ตอนนี้
ทีมนักวิทยาศาสตร์กำลังพิจารณาว่า แมลงสามารถรับมือกับของเหลวที่มีความหนืดและแรงกดดันต่างกันได้อย่างไร และจะทำได้ดีแค่ไหน อย่างไรก็ตาม ในบรรดานักกีฏวิทยา มีความเข้าใจเรื่องของพลังปัสสาวะของ froghoppers ได้ถูกต้องนานแล้ว แต่การค้นพบความสามารถในการดูดของมัน ซึ่งสร้างความสับสนให้กับนักวิทยาศาสตร์มาอย่างยาวนาน กลับกลายเป็นว่าน่าทึ่งกว่ามาก



Cr.http://www.wlgf.org/wildlife/froghoppers

(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)

แสดงความคิดเห็น
โปรดศึกษาและยอมรับนโยบายข้อมูลส่วนบุคคลก่อนเริ่มใช้งาน อ่านเพิ่มเติมได้ที่นี่