BÖCEKLER NE KADAR SERT ISIRABILIRLER?
Güçlü çiğneme yetenekleri, sert yiyeceklerin başarılı bir şekilde kırılmasını ve rakipleri yenmeyi kolaylaştırır.
Bonn Üniversitesi Biyoloji Bölümü böceklerin ısırma kuvvetlerini ölçen forceX mobil sistemini ve verileri analiz eden forceR yazılımını geliştirdi. Bu gelişme böceklerin ısırma kuvvetlerinin evrimini anlamayı mümkün kılabilir. Peki, bu ısırma kuvveti nasıl ölçüldü?
Bilim insanının avucundaki peygamber devesi önce biraz kıvrılıyor sonraysa böcek, sensöre yaklaştırılırken kendini ısırığın basıncını bir basınç kristaline ileten iki metal plakayı ısırarak savunmaya çalışır. Bu sırada bir amplifikatör, yüke bağlı olan kristal tarafından üretilen voltajı bir dizüstü bilgisayara iletir. Ekranda bazıları aniden yükselen, düz bir çizgi haline gelen ve sonra bu çizginin sıfıra düştüğü birçok eğri görülebilir. Bir böceğin ısırabileceği maksimum güce ne kadar çabuk ulaştığına bağlı olarak yükseliş ve düşüş çizgileri bazen daha düz olabiliyor.
“BÖCEK ISIRIKLARININ KUVVETİ HAKKINDA NEREDEYSE HİÇ VERİ YOK”
Bonn Üniversitesi Evrimsel Biyoloji ve Ekoloji Enstitüsü'nde doktora öğrencisi olan Peter T. Rühr, “Böceklerin ne kadar sert ısırdığına dair neredeyse hiç veri yok” açıklamasında bulundu. Bu yüzden araştırmacılar, sensör sistemleri "forceX" ile böceklerin çenelerinin, kaslarının ve kafa şekillerinin kendi çevrelerinin zorluklarını karşılamak için nasıl evrimleştiğini araştırmak istiyorlar. Rühr, "Sert ısırmak her zaman avantajlı olmayabilir, çünkü güçlü ısırma kabiliyetini sürdürmek daha yüksek düzeyde enerjinin harcanmasını gerektirir" dedi. Isırma kuvveti, örneğin, bir böceğin hangi gıdayla beslendiğine veya kendisini savunmak için çenelere ihtiyaç duyup duymadığına da bağlı olabilir.
Bonn Üniversitesi araştırmacıları, incelenen böceğin çenelerinin, sensörün metal plakaları ile uygun alanda temas halinde olup olmadığını belirlemek için güçlü bir büyüteç benzeri bir stereo mikroskop kullandılar. Üst plaka, alt plaka sabit kalırken kuvveti sensöre iletmek için bir külbütör kullanıyor.
ALTÇENE BOYUTUNA GÖRE ESNEK AYARLAMA MÜMKÜN
Gelişmeleri anlatan Rühr, "Altçenenin boyutuna ve açılma açısına bağlı olarak farklı boyutta, değiştirilebilir ısırma plakaları kullanıyoruz.
Bu, sensörün hayvanların özel gereksinimlerini karşılamak için nispeten geniş bir aralıkta ayarlanmasını sağlar" dedi. Tüm sistem pille çalışmaktadır ve bu nedenle mobil ölçümler için kullanılabilir, buna "vahşi" koşullar da dâhildir.
Araştırmacılar, böcekleri tutabilmek için plastikten yapılmış bir tutucu kullanıyor. Böcekler, önde bulunan küçük bir delikten yalnızca ağız parçalarıyla birlikte başlarını dışarı çıkartabilirler. Rühr’e göre bu şekilde böcekler elde tutulmak zorunda kalınmadan daha iyi konumlandırılabiliyor. Eğer böcekler alışılmadık bir ortamda kendilerini rahatsız hissederler ve kendilerini savunma için ısırıklar ile savaşırlar. Bu içgüdüsel davranış gerçekleşemezse araştırmacılar böceklerin başlarını hassas bir fırçayla okşarlar, böylelikle er ya da geç böcekler istenilen ısırığı yapar.
ÖLÇÜMÜN DOĞRULUĞU
Methods in Ecology and Evolution'da yayınlanmak üzere, araştırmacılar sistemin doğruluğunu belirlediler: Bunu, hareketli metal plakaya bir gramdan neredeyse bir kilograma kadar değişen farklı ağırlıklar bağlayarak yaptılar. Toplam 1600 tekrar, ölçümler arasındaki sapmanın maksimum yüzde 2,2 olduğunu göstermektedir. Yani doğruluk oranı çok yüksek. Sistem ileride akrep veya yengeç pençelerinin kuvvetini ölçmek için de kullanılabilir.
Araştırmacılar, sistemi Köln Üniversitesi'nde geçirdikleri süre boyunca bölgede bulunan yerel halkın mühendislik atölyesiyle birlikte kurdular. Bonn Üniversitesi'nde sistemi daha da optimize ettiler ve doğruluk ölçümlerini gerçekleştirdiler. Sistem, Isırma kuvveti değerlerinin ve ısırma eğrilerinin şekillerinin değerlendirilebileceği ve karşılaştırılabileceği yeni “forceR” yazılımını da tanımlamaktadır. Araştırmacılar, ısırma kuvveti sensör sistemini piyasaya sürmek istemiyorlar. Sensörün temel parçaları, bir 3D yazıcı kullanılarak bile yeniden üretilebilir.
Makale: “forceX and forceR: A mobile setup and r package to measure and analyse a wide range of animal closing forces” by Peter T. Rühr and Alexander Blanke, 29 May 2022, Methods in Ecology and Evolution.
DOI: 10.1111/2041-210X.13909