Elastyczne ciała bez szkieletu
Ośmiornice to stworzenia pozbawione sztywnego szkieletu, co czyni je wyjątkowo elastycznymi. Ich ciało zbudowane jest wokół tzw. muskularnych hydrostatów – systemu mięśni, który zapewnia wsparcie i umożliwia ruch bez udziału kości. Osiem ramion ośmiornicy może zginać się, wydłużać i wyginać w niemal dowolny sposób, a centralna część ciała, zwana workiem, potrafi zmieniać swój kształt w zależności od potrzeb.
Układ krwionośny tych zwierząt również przystosowany jest do tak dużej elastyczności. Główne naczynia krwionośne posiadają mięśniowe układy pompujące, które utrzymują krążenie krwi nawet wtedy, gdy niektóre części ciała są mocno ściśnięte.
Sekwencja ruchów kluczem do sukcesu
Najnowsze badania, przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców, pozwoliły zmapować dokładną sekwencję ruchów ośmiornic podczas przeciskania się przez otwory o różnej szerokości.
W naturze ośmiornice mają zdolność poruszania się przez przestrzenie mniejsze niż ich własne ciała, umiejętność nazywaną zachowaniem przeciskania się - tłumaczy Wenci Xin, badaczka z Soft Robotics Lab na Narodowym Uniwersytecie Singapuru.
Naukowcy przeprowadzili eksperymenty na trzech młodych osobnikach ośmiornicy zwyczajnej. Zwierzęta musiały pokonać otwór o regulowanej szerokości, a ich ruchy były dokładnie rejestrowane na wideo. Analiza nagrań pozwoliła zidentyfikować dwa główne schematy działania: trzystopniowy i czterostopniowy.
Dwa schematy przeciskania się
Jeśli otwór był szerszy niż odległość między oczami ośmiornicy, zwierzę stosowało trzystopniowy proces: najpierw badało otwór jednym ramieniem, następnie przeciągało przez niego kilka kolejnych, a potem wykorzystywało już wsunięte ramiona, by podciągnąć resztę ciała. W przypadku węższego otworu pojawiał się dodatkowy etap – ośmiornica przeciągała najpierw pozostałe ramiona, a dopiero potem głowę i worek ciała.
Na początku oczekiwaliśmy, że zwierzęta użyją tej samej strategii... Byliśmy zaskoczeni, kiedy okazało się, że się ona zmienia - przyznaje Xin.
Nie jest do końca jasne, co ostatecznie ogranicza zdolności przeciskania się ośmiornicy. Dotychczas sądzono, że decydującą rolę odgrywa dziób, czyli jedyna sztywna część ciała. Jednak najnowsze eksperymenty sugerują, że może to być raczej rozmiar ramion przy nasadzie ciała.
Inspiracja dla robotyki
Przeciskanie się przez wąskie szczeliny to nie tylko ciekawostka biologiczna – dla ośmiornic to ważna umiejętność przetrwania. Pozwala im uciekać przed drapieżnikami i dostać się do miejsc, gdzie inne stworzenia nie mają dostępu, a tym samym zdobywać pożywienie.
Badania nad elastycznością i sposobem poruszania się ośmiornic mogą mieć znaczenie nie tylko dla biologii, ale również dla inżynierii. Naukowcy liczą, że zrozumienie tych mechanizmów pozwoli opracować nowe typy robotów, zdolnych do pracy w trudno dostępnych miejscach, np. podczas akcji ratunkowych.
Jak podkreśla Xin, obecnie projektowane roboty ratownicze są zwykle długie i smukłe, by mieścić się w wąskich szczelinach. Inspiracja ośmiornicą mogłaby jednak pozwolić na stworzenie maszyn wyposażonych w elastyczne ramiona, zdolnych nie tylko do przeciskania się przez ciasne przestrzenie, ale także do przenoszenia narzędzi, czujników czy urządzeń komunikacyjnych.
Zbudowanie takiego robota to jednak duże wyzwanie. Ramiona musiałyby być jednocześnie miękkie i wystarczająco mocne, aby przeciągać całe ciało przez otwory, a tradycyjne siłowniki wykorzystywane w robotyce wymagają sztywnych elementów, co ogranicza elastyczność konstrukcji.
