Sheila Patek: Measuring the fastest animal on earth

139,068 views ・ 2007-05-17

TED


Vennligst dobbeltklikk på de engelske undertekstene nedenfor for å spille av videoen.

Translator: Martin Sjøgård Reviewer: Martin Hassel
00:25
If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.
0
25000
3000
Om noen skulle ha lyst til å lære å "spille på hummere", så har vi noen her.
00:28
And that's not a joke, we really do.
1
28000
2000
Jeg spøker ikke, vi har faktisk det.
00:30
So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.
2
30000
3000
Så bare kom ned etterpå så kan jeg lære dere det.
00:33
So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp
3
33000
4000
Jeg begynte å jobbe med det som kalles mantisreker-
00:37
a few years ago because they make sound.
4
37000
3000
-for noen år siden, fordi de lager lyder.
00:40
This is a recording I made of a mantis shrimp
5
40000
2000
Dette er et opptak av en mantisreke-
00:42
that's found off the coast of California.
6
42000
2000
-som finnes utenfor kysten av California.
00:55
And while that's an absolutely fascinating sound,
7
55000
3000
Og selv om dette er en veldig fascinerende lyd-
00:58
it actually turns out to be a very difficult project.
8
58000
3000
-så skulle det vise seg å være et vanskelig prosjekt.
01:01
And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,
9
61000
5000
Mens jeg prøvde å finne ut hvordan og hvorfor mantisreker,-
01:06
or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.
10
66000
4000
-eller stomatopoder, lager lyd, kom jeg til å tenke på kroppslemmene deres.
01:10
And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,
11
70000
3000
Mantisrekene har fått navnet sitt fra kneleren (praying mantis)-
01:13
which also have a fast feeding appendage. And I started to think,
12
73000
4000
-som også har et hurtigbevegende jaktlem. Jeg begynte å tenke at
01:17
well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,
13
77000
3000
-mens jeg studerte lydene kunne det være interessant-
01:20
to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.
14
80000
3000
-å finne ut hvordan disse dyrene skaper disse hurtige jakthuggene.
01:23
And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,
15
83000
4000
Så i dag skal jeg snakke om det ekstreme stomatopodhugget,-
01:27
work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.
16
87000
3000
-som er arbeid jeg har gjort i samarbeid med Wyatt Korff og Roy Caldwell.
01:30
So, mantis shrimp come in two varieties:
17
90000
3000
Det finnes to typer mantisreker:
01:33
there are spearers and smashers.
18
93000
2000
Spiddere og knusere.
01:35
And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.
19
95000
3000
Dette er en spiddende mantisreke, eller stomatopod.
01:38
And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.
20
98000
5000
Den lever i sanden og fanger ting som kommer over hodet dens.
01:43
So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,
21
103000
5000
Som dere ser er det et raskt hugg. La oss spille det av saktere.
01:48
this is the mantis shrimp -- the same species --
22
108000
2000
Dette er den samme arten mantisreke-
01:50
recorded at 1,000 frames a second,
23
110000
2000
-filmet med 1.000 bilder per sekund og-
01:52
played back at 15 frames per second.
24
112000
2000
-spilt av med 15 bilder per sekund.
01:54
And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,
25
114000
6000
Dere kan se at det er en ganske spektakulært utstrekking av lemmene-
02:00
exploding upward to actually just catch
26
120000
3000
-som formerlig eksploderer oppover for å fange-
02:03
a dead piece of shrimp that I had offered it.
27
123000
2000
-en bit død reke jeg holdt frem til den.
02:05
Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,
28
125000
5000
Den andre typen mantisreke er den vi kaller en knuser.
02:10
and these guys open up snails for a living.
29
130000
3000
Disse åpner snegler for å få tak i mat.
02:13
And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.
30
133000
5000
Han setter sneglen slik han vil ha den og gir den et skikkelig spark.
02:18
(Laughter)
31
138000
1000
(Latter)
02:19
So, I'll play it one more time.
32
139000
2000
Jeg kan spille det av en gang til.
02:21
He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.
33
141000
4000
Han får den på plass, drar i den med nesa, og knuser til.
02:25
And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.
34
145000
7000
Et par slike kakk til så er er sneglen knust og han har skaffet seg en god middag.
02:32
So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,
35
152000
4000
Knuserens forføtter kan stikke med en spiss på tuppen-
02:36
or it can smash with the heel.
36
156000
2000
-eller den kan knuse med hælen.
02:38
And today I'll talk about the smashing type of strike.
37
158000
3000
I dag skal jeg snakke om knusertypen.
02:41
And so the first question that came to mind was,
38
161000
2000
Det første spørsmålet som slo meg var:
02:43
well, how fast does this limb move?
39
163000
3000
Hvor fort kan disse lemmene beveges?
02:46
Because it's moving pretty darn fast on that video.
40
166000
3000
Det går jo rimelig raskt for seg på det videoklippet.
02:49
And I immediately came upon a problem.
41
169000
3000
Jeg fikk straks et problem:
02:52
Every single high-speed video system in the biology department
42
172000
3000
Ingen av høyhastighetskameraene ved bilologiavdelingen-
02:55
at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.
43
175000
4000
-på Berkeley var raske nok til å fange opp disse bevegelsene.
02:59
We simply couldn't capture it on video.
44
179000
2000
Vi klarte rett og slett ikke å fange det på film.
03:01
And so this had me stymied for quite a long period of time.
45
181000
3000
Så dette plaget meg over en lengre periode.
03:04
And then a BBC crew came cruising through the biology department,
46
184000
3000
Men så kom et filmmannskap fra BBC til biologiavdelingen-
03:07
looking for a story to do about new technologies in biology.
47
187000
5000
-på utkikk etter en historie om nye teknologier innen biologi.
03:12
And so we struck up a deal.
48
192000
2000
Så vi fikk ordnet en avtale med dem.
03:14
I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system
49
194000
2000
Jeg sa at hvis de kunne leie et høyhastighetskamera-
03:16
that could capture these movements,
50
196000
2000
-som var i stand til å filme disse bevegelsene-
03:18
you guys can film us collecting the data."
51
198000
3000
-så skulle de få filme oss mens vi innhentet dataene våre.
03:21
And believe it or not, they went for it. (Laughter)
52
201000
2000
Og tro det eller ei, de gikk med på det.
03:23
So we got this incredible video system. It's very new technology --
53
203000
4000
Så vi fikk dette utrolige videosystemet. Det er helt ny teknologi-
03:27
it just came out about a year ago --
54
207000
2000
-som kom ut for bare et år siden.
03:29
that allows you to film at extremely high speeds in low light.
55
209000
5000
Det lar oss filme med enorme hastigheter og i svakt lys.
03:34
And low light is a critical issue with filming animals,
56
214000
2000
Svakt lys er helt avgjørende ved filming av dyr.
03:36
because if it's too high, you fry them. (Laughter)
57
216000
3000
Er det for mye lys, steker du dem.
03:39
So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,
58
219000
5000
Her har dere en mantisreke. Her oppe er øynene og-
03:44
and there's that raptorial appendage, and there's the heel.
59
224000
3000
-her er forføttene med spiddespissen, og her er hælen.
03:47
And that thing's going to swing around and smash the snail.
60
227000
3000
Og det er denne som svinger rundt og knuser sneglen.
03:50
And the snail's wired to a stick,
61
230000
1000
Her har vi festet sneglen til en pinne-
03:51
so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.
62
231000
4000
-så det skulle bli litt enklere å filme hugget.
03:55
(Laughter)
63
235000
2000
(Latter)
03:57
I hope there aren't any snail rights activists around here.
64
237000
3000
Jeg håper ikke det er noen sneglerettighetsaktivister her.
04:00
(Laughter)
65
240000
2000
(Latter)
04:02
So this was filmed at 5,000 frames per second,
66
242000
5000
Her filmer vi med 5.000 bilder per sekund, -
04:07
and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.
67
247000
5000
-og det spilles av med 15 bilder per sekund, altså 333 ganger saktere enn i virkeligheten.
04:12
And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast
68
252000
3000
Men, som dere vil se, er det fortsatt helsikes raskt.
04:15
slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.
69
255000
4000
333 ganger saktere. Det er en utrolig kraftfull bevegelse.
04:19
The whole limb extends out. The body flexes backwards --
70
259000
3000
Hele lemmet strekkes ut. Kroppen spennes bakover.
04:22
just a spectacular movement.
71
262000
3000
En spektakulær bevegelse.
04:25
And so what we did is, we took a look at these videos,
72
265000
2000
Så, vi så på disse opptakene-
04:27
and we measured how fast the limb was moving
73
267000
2000
-og vi målte hvor fort lemmet bevegde seg-
04:29
to get back to that original question.
74
269000
2000
-for å svare på det opprinnelige spørsmålet.
04:31
And we were in for our first surprise.
75
271000
3000
Og vi fikk oss en overraskelse:
04:34
So what we calculated was that the limbs were moving
76
274000
3000
Vi kom fram til at lemmene bevegde seg med-
04:37
at the peak speed ranging from 10 meters per second
77
277000
2000
-en topphastighet fra 10 meter per sekund-
04:39
all the way up to 23 meters per second.
78
279000
2000
-helt opp til 23 meter per sekund.
04:41
And for those of you who prefer miles per hour,
79
281000
2000
For dere som foretrekker miles per time (mph)-
04:43
that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.
80
283000
5000
-er dette over 45 miles per time, i vann! Det er virkelig fort.
04:48
In fact, it's so fast we were able to add a new point
81
288000
4000
Faktisk er det så fort at vi kunne legge det inn på-
04:52
on the extreme animal movement spectrum.
82
292000
3000
-oversikten over ekstreme dyrebevegelser.
04:55
And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike
83
295000
3000
Mantisreker er har nå offisielt det raskeste målte jakthugget av-
04:58
of any animal system. So our first surprise.
84
298000
4000
-alle dyr. Så det var vår første store overraskelse.
05:02
(Applause)
85
302000
1000
(Applaus)
05:03
So that was really cool and very unexpected.
86
303000
3000
Det var virkelig kult og uventet.
05:06
So, you might be wondering, well, how do they do it?
87
306000
3000
Dere lurer kanskje på hvordan de gjør dette.
05:09
And actually, this work was done in the 1960s
88
309000
3000
Og faktisk ble dette utredet på 1960-tallet-
05:12
by a famous biologist named Malcolm Burrows.
89
312000
2000
-av den berømte biologen Malcolm Burrows.
05:14
And what he showed in mantis shrimp is that they use
90
314000
3000
Han viste at mantisreker bruker-
05:17
what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."
91
317000
3000
-det vi kaller en fangemekanisme, eller klikkemekanisme.
05:20
And what this basically consists of is a large muscle
92
320000
4000
Denne består hovedsaklig av en stor muskel-
05:24
that takes a good long time to contract,
93
324000
2000
-som bruker lang tid på å trekke seg sammen,-
05:26
and a latch that prevents anything from moving.
94
326000
3000
-samt en lås som forhindrer bevegelse.
05:29
So the muscle contracts, and nothing happens.
95
329000
2000
Muskelen kan dermed sammentrekkes uten at noe skjer.
05:31
And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --
96
331000
3000
Med en gang den har trukket seg helt sammen og alt er spent opp-
05:34
the latch flies upward, and you've got the movement.
97
334000
4000
-flyr låsen opp og vi får bevegelse.
05:38
And that's basically what's called a "power amplification system."
98
338000
3000
Dette er det vi kan kalle et kraftforsterkningssystem.
05:41
It takes a long time for the muscle to contract,
99
341000
2000
Det tar lang tid for muskelen å trekke seg sammen-
05:43
and a very short time for the limb to fly out.
100
343000
2000
-og veldig kort tid for lemmet å fly ut.
05:45
And so I thought that this was sort of the end of the story.
101
345000
3000
Jeg trodde nå at dette var hele forklaringen,-
05:48
This was how mantis shrimps make these very fast strikes.
102
348000
4000
-at dette var hvordan mantisreker utførte disse raske huggene.
05:52
But then I took a trip to the National Museum of Natural History.
103
352000
4000
Men så tok jeg meg en tur til National Museum of Natural History.
05:56
And if any of you ever have a chance,
104
356000
2000
Hvis noen av dere får sjansen til-
05:58
backstage of the National Museum of Natural History
105
358000
2000
-å gå backstage på National Museum of Natural History,-
06:00
is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --
106
360000
4000
-så har de en av verdens beste samlinger av preserverte mantisreker.
06:04
(Laughter)
107
364000
1000
(Latter)
06:05
this is serious business for me.
108
365000
2000
Dette er alvorlige saker for meg.
06:07
(Laughter)
109
367000
1000
(Latter)
06:08
So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,
110
368000
5000
Så, det jeg så, var at på hvert eneste mantisrekelem,-
06:13
whether it's a spearer or a smasher,
111
373000
2000
-hos både spidderne og knuserne,-
06:15
is a beautiful saddle-shaped structure
112
375000
2000
-var det en vakker sadelformet struktur-
06:17
right on the top surface of the limb. And you can see it right here.
113
377000
4000
-på overdelen av lemmet. Dere kan se den her.
06:21
It just looks like a saddle you'd put on a horse.
114
381000
2000
Den ser ut som en vanlig sadel til en hest.
06:23
It's a very beautiful structure.
115
383000
2000
En veldig vakker struktur.
06:25
And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas
116
385000
5000
Den er omgitt av hinnepregede områder. Disse hinnene-
06:30
suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.
117
390000
4000
-fortalte meg at kanskje dette var en type dynamisk fleksibel struktur.
06:34
And this really sort of had me scratching my head for a while.
118
394000
3000
Dette forvirret meg ganske lenge, og-
06:37
And then we did a series of calculations, and what we were able to show
119
397000
4000
-så gjorde vi en rekke kalkuleringer og det vi fant var at-
06:41
is that these mantis shrimp have to have a spring.
120
401000
4000
-disse mantisrekene må ha en slags fjær.
06:45
There needs to be some kind of spring-loaded mechanism
121
405000
3000
Det må være en slags fjærladningsmekanisme der-
06:48
in order to generate the amount of force that we observe,
122
408000
2000
-for at de skal kunne generere den typen kraft og-
06:50
and the speed that we observe, and the output of the system.
123
410000
3000
-oppnå den typen fart og ytelse vi så.
06:53
So we thought, OK, this must be a spring --
124
413000
3000
Så vi tenkte at dette måtte være en fjær,-
06:56
the saddle could very well be a spring.
125
416000
2000
-at denne sadelen var en fjæringsmekanisme.
06:58
And we went back to those high-speed videos again,
126
418000
2000
Vi gikk tilbake til høyhastighetsopptakene, og-
07:00
and we could actually visualize the saddle compressing and extending.
127
420000
6000
-vi kunne faktisk se for oss hvordan sadelen trykkes sammen og strekkes ut.
07:06
And I'll just do that one more time.
128
426000
3000
La meg vise det en gang til.
07:09
And then if you take a look at the video --
129
429000
2000
Hvis dere ser her på videoen...
07:11
it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.
130
431000
2000
Det er litt vanskelig å se det, så jeg har merket det i gult.
07:13
The saddle is outlined in yellow. You can actually see it
131
433000
2000
Sadelen er merket gul. Dere kan faktisk se hvordan det-
07:15
extending over the course of the strike, and actually hyperextending.
132
435000
4000
-strekker seg gjennom hele hugget, og hvordan det overstrekkes.
07:19
So, we've had very solid evidence showing
133
439000
2000
Så, vi hadde nå solide bevis for at-
07:21
that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,
134
441000
4000
-denne sadelstrukturen sammentrykkes og strekkes ut, og-
07:25
and does, in fact, function as a spring.
135
445000
2000
-at den fungere som en fjæring.
07:27
The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"
136
447000
5000
Sadelstrukturen kalles også en hyberbolsk paraboloid overflate,-
07:32
or an "anticlastic surface."
137
452000
2000
-eller en antiklastisk overflate.
07:34
And this is very well known to engineers and architects,
138
454000
2000
Disse formene er velkjente for ingeniører og arkitekter-
07:36
because it's a very strong surface in compression.
139
456000
3000
-på grunn av deres kompresjonsstyrke.
07:39
It has curves in two directions,
140
459000
2000
Den kurver i to retninger:
07:41
one curve upward and opposite transverse curve down the other,
141
461000
3000
én oppoverrettet kurve og en motsatt transvers kurve på den andre siden-
07:44
so any kind of perturbation spreads the forces
142
464000
3000
-slik at alle kraftpåvirkninger blir spredt-
07:47
over the surface of this type of shape.
143
467000
3000
-over hele overflaten på denne typen form.
07:50
So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.
144
470000
4000
Formen er velkjent for ingeniører men ikke for biologer.
07:54
It's also known to quite a few people who make jewelry,
145
474000
4000
Den er også velkjent for smykkemakere-
07:58
because it requires very little material
146
478000
3000
-fordi det kreves veldig lite materiale-
08:01
to build this type of surface, and it's very strong.
147
481000
3000
-for å bygge denne typen overflate og fortsatt gjøre den sterk.
08:04
So if you're going to build a thin gold structure,
148
484000
2000
Hvis du vil bygge en tynn gullstruktur-
08:06
it's very nice to have it in a shape that's strong.
149
486000
2000
-er det jo en fordel å gjøre den sterk.
08:08
Now, it's also known to architects. One of the most famous architects
150
488000
5000
Den er også kjent for arkitekter og en av de mest kjente arkitektene-
08:13
is Eduardo Catalano, who popularized this structure.
151
493000
3000
-er Eduardo Catalano, som populariserte denne strukturen.
08:16
And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built
152
496000
3000
Det dere ser her er et sadelformet tak han bygget.
08:19
that's 87 and a half feet spanwise.
153
499000
4000
Buespennet er 26,5 meter.
08:23
It's two and a half inches thick, and supported at two points.
154
503000
3000
Det er fem centimeter tykt og støttes på to punkter.
08:26
And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --
155
506000
5000
En av grunnene til at han designet takene slik er fordi-
08:31
he found it fascinating that you could build such a strong structure
156
511000
4000
-han syntes det var fascinerende at man kunne bygge så sterke strukturer-
08:35
that's made of so few materials and can be supported by so few points.
157
515000
4000
-med så få materialer og med så få støttepunkter.
08:39
And all of these are the same principles that apply
158
519000
4000
Og alle disse prinsippene er de samme som-
08:43
to the saddle-shaped spring in stomatopods.
159
523000
2000
-hos sadelstrukturene hos stomatopodene.
08:45
In biological systems it's important not to have a whole lot
160
525000
3000
I biologiske systemer er det viktig å ikke ha mye-
08:48
of extra material requirements for building it.
161
528000
3000
-ekstra krav til materialene.
08:51
So, very interesting parallels between the biological
162
531000
3000
Så, dette var noen interessante paralleller mellom biologiens-
08:54
and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --
163
534000
4000
-og ingeniørvitenskapen verden. Faktisk viser det seg at-
08:58
the stomatopod saddle turns out to be the first
164
538000
2000
-stomatopodsadelen er den første-
09:00
described biological hyperbolic paraboloid spring.
165
540000
3000
-beskrevne biologiske hyperbolske paraboloidfjæringen.
09:03
That's a bit long, but it is sort of interesting.
166
543000
3000
Det ble en litt lang forklaring, men det er interessant.
09:06
So the next and final question was, well, how much force
167
546000
3000
Det siste spørsmålet var: Hvor mye kraft-
09:09
does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?
168
549000
4000
-produserer en mantisreke dersom de er i stand til å åpne snegler?
09:13
And so I wired up what's called a load cell.
169
553000
2000
Så jeg satte opp det vi kaller en kraftcelle.
09:15
A load cell measures forces, and this is actually
170
555000
2000
En kraftcelle måler krefter, og dette er en-
09:17
a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.
171
557000
3000
-piezoelektronisk kraftcelle med krystaller i.
09:20
And when this crystal is squeezed, the electrical properties change
172
560000
4000
Når disse krystallene presses sammen, endres de elektriske egenskapene-
09:24
and it -- which -- in proportion to the forces that go in.
173
564000
2000
-i proporsjon til mengden krefter som påføres den.
09:26
So these animals are wonderfully aggressive,
174
566000
3000
Disse dyrene er så praktfullt aggressive-
09:29
and are really hungry all the time. And so all I had to do
175
569000
3000
-og de er veldig sultne hele tiden. Så alt jeg måtte gjøre-
09:32
was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,
176
572000
3000
-var å legge litt rekemos på forsiden av kraftcellen-
09:35
and they'd smash away at it.
177
575000
2000
-så begynte de å knuse løs på den.
09:37
And so this is just a regular video of the animal
178
577000
4000
Dette er bare en helt vanlig video av dette dyret-
09:41
just smashing the heck out of this load cell.
179
581000
3000
-mens det moser løs på denne kraftcellen.
09:44
And we were able to get some force measurements out.
180
584000
3000
Vi fikk tatt noen målinger fra den-
09:47
And again, we were in for a surprise.
181
587000
2000
-og igjen fikk vi oss en overraskelse.
09:49
I purchased a 100-pound load cell, thinking,
182
589000
2000
Jeg kjøpte en kraftcele som tålte 45 kg-
09:51
no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.
183
591000
4000
-fordi jeg ikke trodde et så lite dyr kunne produsere mer enn 45 kilo kraft.
09:55
And what do you know? They immediately overloaded the load cell.
184
595000
2000
Men de overbelastet kraftcellen nesten med én gang.
09:57
So these are actually some old data
185
597000
2000
Her har dere noen gamle data-
09:59
where I had to find the smallest animals in the lab,
186
599000
2000
-hvor jeg fant fram de minste dyrene i laben-
10:01
and we were able to measure forces of well over 100 pounds
187
601000
3000
-og vi klarte å få målinger på godt over 45 kilo kraft-
10:04
generated by an animal about this big.
188
604000
3000
-generert av et dyr på omtrent denne størrelsen.
10:07
And actually, just last week I got a 300-pound load cell
189
607000
2000
Sist uke fikk jeg tak i en celle som tålte 136 kilo-
10:09
up and running, and I've clocked these animals generating
190
609000
3000
-og jeg har nå målt disse dyrene mens de genererer-
10:12
well over 200 pounds of force.
191
612000
2000
-godt over 90 kilo kraft.
10:14
And again, I think this will be a world record.
192
614000
3000
Og jeg tror dette vil vise seg å være enda en verdensrekord.
10:17
I have to do a little bit more background reading,
193
617000
2000
Jeg må lese litt mer om det først-
10:19
but I think this will be the largest amount of force produced
194
619000
3000
-men jeg tror dette er den største kraften produsert-
10:22
by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.
195
622000
5000
-av et dyr, sett i forhold til kroppsvekt. Virkelig utrolige krefter.
10:27
And again, that brings us back to the importance of that spring
196
627000
3000
Igjen tar dette oss tilbake til viktigheten av den fjæringen-
10:30
in storing up and releasing so much energy in this system.
197
630000
4000
-som lagrer og slipper løs så mye energi inn i dette systemet.
10:34
But that was not the end of the story.
198
634000
2000
Men dette var ikke slutten på historien.
10:36
Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.
199
636000
3000
Jeg får alt dette til å virke veldig lett, men det er mye arbeid.
10:39
And I got all these force measurements,
200
639000
2000
Jeg tok alle disse kraftmålingene-
10:41
and then I went and looked at the force output of the system.
201
641000
4000
-og jeg sjekket kraftutslaget for hele systemet.
10:45
And this is just very simple -- time is on the X-axis
202
645000
3000
Dette er helt enkelt: Tiden vises på x-aksen-
10:48
and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.
203
648000
3000
-og kraften er på y-aksen. Dere ser to topper her.
10:51
And that was what really got me puzzled.
204
651000
4000
Dette var veldig forvirrende:
10:55
The first peak, obviously, is the limb hitting the load cell.
205
655000
3000
Den første toppen er selvsagt lemmet som treffer kraftcellen,-
10:58
But there's a really large second peak half a millisecond later,
206
658000
6000
-men så er det en stor topp et halvt millisekund etterpå.
11:04
and I didn't know what that was.
207
664000
2000
Jeg visste ikke hva det var.
11:06
So now, you'd expect a second peak for other reasons,
208
666000
3000
Det er forventet å ha en andre topp som følge av andre grunner,-
11:09
but not half a millisecond later.
209
669000
2000
-men ikke et halvt millisekund etter det første.
11:11
Again, going back to those high-speed videos,
210
671000
2000
Igjen, om vi ser på høyhastighetsvideoene igjen,-
11:13
there's a pretty good hint of what might be going on.
211
673000
4000
så får vi en ganske god indikasjon på hva som skjer.
11:17
Here's that same orientation that we saw earlier.
212
677000
2000
Her er det samme bildet jeg viste tidligere.
11:19
There's that raptorial appendage -- there's the heel,
213
679000
3000
Her er forfoten med huggespissen, og her er hælen,-
11:22
and it's going to swing around and hit the load cell.
214
682000
3000
-og den vil svinge rundt og treffe ladecellen.
11:25
And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,
215
685000
3000
Nå vil jeg at dere skal fokusere på-
11:28
on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.
216
688000
5000
-overflaten på kraftcellen mens lemmet kommer flyvende.
11:33
And I hope what you are able to see is actually a flash of light.
217
693000
5000
Det jeg håper dere vil se, er et lysglimt.
11:38
Audience: Wow.
218
698000
2000
Publikum: (Wow)
11:40
Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there
219
700000
4000
Så hvis vi ser på bare det éne bildet så vil dere se-
11:44
at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.
220
704000
3000
-at den gule pilen peker på en dampboble.
11:47
And what that is, is cavitation.
221
707000
2000
Dette er det vi kaller kavitasjon.
11:49
And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon
222
709000
4000
Kavitasjon er et ekstremt potent fenomen innen væskedynamikk,-
11:53
which occurs when you have areas of water
223
713000
3000
-som oppstår når man har store mengder vann-
11:56
moving at extremely different speeds.
224
716000
2000
-som beveger seg med veldig ulike hastigheter.
11:58
And when this happens, it can cause areas of very low pressure,
225
718000
4000
Når dette skjer kan det skape områder med veldig lavt trykk,-
12:02
which results in the water literally vaporizing.
226
722000
3000
og det resulterer i at vann bokstavelig talt fordamper.
12:05
And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,
227
725000
4000
Når dampboblen kollapser, sender den ut lyd, lys og varme,-
12:09
and it's a very destructive process.
228
729000
2000
og det er en veldig destruktiv prosess.
12:11
And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation
229
731000
5000
Så her er det hos stomatopoden. Dette er som sagt-
12:16
where engineers are very familiar with this phenomenon,
230
736000
3000
-et fenomen som ingeniører er godt kjente med,-
12:19
because it destroys boat propellers.
231
739000
2000
fordi det ofte ødelegger båtpropeller.
12:21
People have been struggling for years to try and design
232
741000
3000
Man har over flere år prøvd å utforme-
12:24
a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate
233
744000
4000
-en hurtigroterende båtpropell som ikke kaviterer-
12:28
and literally wear away the metal and put holes in it,
234
748000
2000
-og ødelegger og lager hull i metallet,-
12:30
just like these pictures show.
235
750000
2000
-slik dere ser her.
12:32
So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,
236
752000
9000
Dette er altså en sterk kraft inne væskesystemer, og for å ta det et steg videre-
12:41
I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.
237
761000
3000
-så skal jeg vise dere hvordan mantisreken nærmer seg sneglen.
12:44
This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give
238
764000
4000
Dette er tatt opp ved 20.000 bilder per sekund, og jeg må-
12:48
full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,
239
768000
4000
-kreditere BBCs kameramann Tim Green for å ha ordnet dette scenarioet,-
12:52
because I could never have done this in a million years --
240
772000
3000
da jeg ikke kunne klart det selv.
12:55
one of the benefits of working with professional cameramen.
241
775000
3000
Det er én av fordelene med å arbeide med profesjonelle kameramenn.
12:58
You can see it coming in, and an incredible flash of light,
242
778000
4000
Dere kan se det skje: et utrolig lysglimt,-
13:02
and all this cavitation spreading over the surface of the snail.
243
782000
4000
-vi får all denne kavitasjonen spredd over sneglens overflate.
13:06
So really, just an amazing image,
244
786000
3000
Et utrolig bilde,-
13:09
slowed down extremely, to extremely slow speeds.
245
789000
4000
-sakket ned til en ekstremt lav hastighet.
13:13
And again, we can see it in slightly different form there,
246
793000
3000
Her ser vi det igjen i en litt annerledes form,-
13:16
with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.
247
796000
4000
-hvor boblen dannes og faller sammen mellom disse to overflatene.
13:20
In fact, you might have even seen some cavitation going up the edge of the limb.
248
800000
5000
Dere så kanskje en liten kavitasjon på vei opp langs lemmet.
13:25
So to solve this quandary of the two force peaks:
249
805000
3000
For å løse mysteriet med de to krafttoppene:
13:28
what I think was going on is: that first impact is actually
250
808000
2000
Det jeg tror er at den første toppen er-
13:30
the limb hitting the load cell, and the second impact is actually
251
810000
3000
-lemmet som treffer kraftcellen, mens den andre toppen er-
13:33
the collapse of the cavitation bubble.
252
813000
2000
-kavitasjonsboblen som kollapser.
13:35
And these animals may very well be making use of
253
815000
3000
Det er godt mulig at disse dyrene bruker-
13:38
not only the force and the energy stored with that specialized spring,
254
818000
4000
-mer enn bare kraften og energien fra den spesialiserte fjæren,-
13:42
but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be
255
822000
4000
-men også væskedynamikkens ekstreme egenskaper. De tar kanskje-
13:46
making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.
256
826000
4000
-i bruk væskedynamikk som en sekundær kraft for slik å knuse sneglen.
13:50
So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.
257
830000
6000
Så, vi har her et fascinerende dobbeltreff fra disse dyrene.
13:56
So, one question I often get after this talk --
258
836000
2000
Ett spørsmål jeg ofte får etter dette foredraget,-
13:58
so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?
259
838000
3000
og som jeg vil svare på nå, er: Hva skjer med dyrene?
14:01
Because obviously, if it's breaking snails,
260
841000
3000
Det er jo tydelig at dersom de knekker snegler,-
14:04
the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.
261
844000
3000
-så må jo lemmet bli knust. Og faktisk bli det det.
14:07
That's the smashing part of the heel on both these images,
262
847000
3000
Her er knusedelen av hælen på begge bildene,-
14:10
and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away
263
850000
2000
-og den blir gradvis ødelagt ned. Jeg har selv sett hælen bli ødelagt-
14:12
their heel all the way to the flesh.
264
852000
2000
-helt ned til kjøttet.
14:14
But one of the convenient things about being an arthropod
265
854000
3000
Men en av fordelene med å være et leddyr-
14:17
is that you have to molt. And every three months or so
266
857000
3000
-er at du kan felle kroppsvev. Og ca hver tredje måned-
14:20
these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.
267
860000
5000
-feller disse dyrene, og de bygger bygger opp et nytt lem.
14:25
Very, very convenient solution to that particular problem.
268
865000
4000
En veldig bekvem løsning på dette proplemet.
14:29
So, I'd like to end on sort of a wacky note.
269
869000
5000
Så, jeg vil gjerne avslutte litt tøysete.
14:34
(Laughter)
270
874000
3000
(Latter)
14:37
Maybe this is all wacky to folks like you, I don't know.
271
877000
4000
Kanskje alt dette virker tøysete for dere.
14:41
(Laughter)
272
881000
1000
(Latter)
14:42
So, the saddles -- that saddle-shaped spring --
273
882000
3000
Så, den sadelformede fjæren-
14:45
has actually been well known to biologists for a long time,
274
885000
4000
-har vært velkjent blant biologer i lang tid,-
14:49
not as a spring but as a visual signal.
275
889000
4000
men da som et visuelt signal.
14:53
And there's actually a spectacular colored dot
276
893000
2000
Det er faktisk en spektakulært farget prikk-
14:55
in the center of the saddles of many species of stomatopods.
277
895000
6000
-midt på sadelen hos mange stomatopod-arter.
15:01
And this is quite interesting, to find evolutionary origins
278
901000
3000
Det er ganske interessant å finne evolusjonære røtter-
15:04
of visual signals on what's really, in all species, their spring.
279
904000
6000
-for visuelle signaler på det som hos alle artene brukes som en fjær.
15:10
And I think one explanation for this could be
280
910000
2000
Én forklaring på dette kan ligge-
15:12
going back to the molting phenomenon.
281
912000
2000
-i fellingsfenomenet.
15:14
So these animals go into a molting period where they're
282
914000
3000
Dyrene går inn i en fellingsperiode hvor de-
15:17
unable to strike -- their bodies become very soft.
283
917000
3000
-ikke er i stand til å hugge og kroppene blir veldig myke.
15:20
And they're literally unable to strike or they will self-destruct.
284
920000
3000
De må bli helt ute av stand til å hugge for å unngå å bli ødelagt.
15:23
This is for real. And what they do is, up until that time period
285
923000
7000
Dette er seriøst. Det de gjør, er at helt opp til denne perioden-
15:30
when they can't strike, they become really obnoxious and awful,
286
930000
3000
-hvor de ikke kan hugge, er de veldig ufine og ekle-
15:33
and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.
287
933000
4000
-og hugger løs på alt de ser, uavhengig av hva om hvem det er.
15:37
And the second they get into that time point when they can't strike any more,
288
937000
4000
Så med en gang de kommer til det punktet hvor de ikke kan hugge,-
15:41
they just signal. They wave their legs around.
289
941000
3000
-later de bare som. De vifter føttene rundt.
15:44
And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.
290
944000
4000
Det er et klassisk eksempel på dyr som bløffer.
15:48
It's a well-established fact of these animals
291
948000
2000
Det er et etablert faktum at disse dyrene-
15:50
that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.
292
950000
4000
-faktisk bløffer. De kan ikke hugge, men de later som.
15:54
And so I'm very curious about whether those colored dots
293
954000
2000
Så jeg er nysgjerrig på om disse fargeprikkene-
15:56
in the center of the saddles are conveying some kind of information
294
956000
4000
-på sadlene kanskje formidler noen slags informasjon-
16:00
about their ability to strike, or their strike force,
295
960000
3000
-om deres huggeevner eller huggekraft-
16:03
and something about the time period in the molting cycle.
296
963000
3000
og om hvor de er i fellingssyklusen.
16:06
So sort of an interesting strange fact to find a visual structure
297
966000
5000
Det er litt interessant å finne en visuell struktur-
16:11
right in the middle of their spring.
298
971000
3000
midt på fjøren deres.
16:14
So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,
299
974000
5000
Helt til slutt vil jeg anerkjenne mine to samarbeidspartnere,-
16:19
Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.
300
979000
3000
-Wyatt Korff og Roy Caldwell, som jobbet med meg på dette.
16:22
And also the Miller Institute for Basic Research in Science,
301
982000
3000
Jeg vil også takke Miller Institute for Basic Research in Science,
16:25
which gave me three years of funding to just do science all the time,
302
985000
4000
-som ga med tre år med pengestøtte for å bare drive med vitenskap,-
16:29
and for that I'm very grateful. Thank you very much.
303
989000
3000
-og jeg er veldig takknemlig for det. Tusen takk.
16:32
(Applause)
304
992000
1000
(Applaus)
Om denne nettsiden

Denne siden vil introdusere deg til YouTube-videoer som er nyttige for å lære engelsk. Du vil se engelsktimer undervist av førsteklasses lærere fra hele verden. Dobbeltklikk på de engelske undertekstene som vises på hver videoside for å spille av videoen derfra. Undertekstene ruller synkronisert med videoavspillingen. Hvis du har kommentarer eller forespørsler, vennligst kontakt oss ved å bruke dette kontaktskjemaet.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7