Sheila Patek: Measuring the fastest animal on earth

139,071 views ・ 2007-05-17

TED


Vă rugăm să faceți dublu clic pe subtitrările în limba engleză de mai jos pentru a reda videoclipul.

Traducător: Delia Bogdan Corector: Aura Raducan
00:25
If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.
0
25000
3000
Dacă vreţi să învăţaţi cum să cântaţi la homar, avem câţiva aici.
00:28
And that's not a joke, we really do.
1
28000
2000
Şi nu este o glumă, chiar avem.
00:30
So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.
2
30000
3000
Aşa că veniţi mai târziu şi o să vă arăt cum să cântaţi la homar.
00:33
So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp
3
33000
4000
De fapt, am început să lucrez cu ceea ce numim creveta-călugăriţă
00:37
a few years ago because they make sound.
4
37000
3000
acum câţiva ani, pentru că scote sunete.
00:40
This is a recording I made of a mantis shrimp
5
40000
2000
Aceasta este o înregistrare pe care am făcut-o unei crevete-călugăriţă
00:42
that's found off the coast of California.
6
42000
2000
care se găseşte în largul coastei Californiei.
00:55
And while that's an absolutely fascinating sound,
7
55000
3000
În timp ce acesta este un sunet absolut fascinant,
00:58
it actually turns out to be a very difficult project.
8
58000
3000
proiectul s-a dovedit a fi deosebit de dificil.
01:01
And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,
9
61000
5000
Şi în timp ce mă chinuiam să îmi dau seama cum şi de ce creveta-călugăriţă,
01:06
or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.
10
66000
4000
sau stomatopodele, fac sunete, am început să mă gândesc la apendicele lor.
01:10
And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,
11
70000
3000
Iar creveta-călugăriţă se numeşte crevetă-călugăriţă după călugăriţe,
01:13
which also have a fast feeding appendage. And I started to think,
12
73000
4000
care de asemenea au un apendice pentru a se hrăni. Şi am început să mă gândesc,
01:17
well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,
13
77000
3000
că, poate ar fi interesant, în timp ce le ascultam sunetele,
01:20
to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.
14
80000
3000
să îmi dau seama în ce fel aceste animale generează lovituri extrem de rapide pentru prinderea hranei.
01:23
And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,
15
83000
4000
Aşa că astăzi vă voi vorbi despre lovitura extremă a stomatopodelor,
01:27
work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.
16
87000
3000
muncă pe care am făcut-o în colaborare cu Wyatt Korff şi Roy Caldwell.
01:30
So, mantis shrimp come in two varieties:
17
90000
3000
Creveta-călugăriţă se găseşte în două varietăţi:
01:33
there are spearers and smashers.
18
93000
2000
cele care împung şi cele care zdrobesc.
01:35
And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.
19
95000
3000
Acesta este o crevetetă-călugăriţă care împunge, sau stomatopod.
01:38
And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.
20
98000
5000
Trăieşte în nisip, şi prinde lucruri care îi trec pe deasupra capului.
01:43
So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,
21
103000
5000
O mişcare rapidă ca aceasta. Iar dacă încetinim puţin,
01:48
this is the mantis shrimp -- the same species --
22
108000
2000
acesta este creveta-călugăriţă - din aceeaşi specie -
01:50
recorded at 1,000 frames a second,
23
110000
2000
înregistrata la 1000 de cadre pe secundă,
01:52
played back at 15 frames per second.
24
112000
2000
şi redat cu 15 cadre pe secundă.
01:54
And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,
25
114000
6000
Puteţi vedea că este o extindere spectaculoasă a extremităţilor,
02:00
exploding upward to actually just catch
26
120000
3000
care explodează în sus doar ca să prindă
02:03
a dead piece of shrimp that I had offered it.
27
123000
2000
o bucăţică inertă de crevete pe care i-am oferit-o eu.
02:05
Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,
28
125000
5000
Acuma, celălalt tip de crevetă călugăriţă este stomatopodul care izbeşte,
02:10
and these guys open up snails for a living.
29
130000
3000
iar aceştia sparg melci ca să trăiască.
02:13
And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.
30
133000
5000
Acest individ îşi pune melcul în poziţia potrivită şi îi trage una bună.
02:18
(Laughter)
31
138000
1000
(Râsete)
02:19
So, I'll play it one more time.
32
139000
2000
Aşa că, o să mai pun odată.
02:21
He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.
33
141000
4000
Îl leagănă pe loc, îl potriveşte cu nasul şi poc!
02:25
And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.
34
145000
7000
După câteva izbituri, melcul este spart, iar el are o masă bună.
02:32
So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,
35
152000
4000
Aşadar, îl poate străpunge cu vârful ascuţit al apendicelui
02:36
or it can smash with the heel.
36
156000
2000
sau îl poate zdrobi cu călcâiul.
02:38
And today I'll talk about the smashing type of strike.
37
158000
3000
Iar astăzi vă voi vorbi despre tipul de lovitură zdrobitoare.
02:41
And so the first question that came to mind was,
38
161000
2000
Prima întrebare care mi-a venit în minte a fost,
02:43
well, how fast does this limb move?
39
163000
3000
cât de repede se mişcă acest membru?
02:46
Because it's moving pretty darn fast on that video.
40
166000
3000
Pentru că se mişcă chiar al naibii de repede în acea filmare.
02:49
And I immediately came upon a problem.
41
169000
3000
Şi imediat am dat de o problemă.
02:52
Every single high-speed video system in the biology department
42
172000
3000
Fiecare sistem video de mare viteză din departamentul de biologie
02:55
at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.
43
175000
4000
de la Berkeley, nu era destul de rapid încât să prindă această mişcare.
02:59
We simply couldn't capture it on video.
44
179000
2000
Pur şi simplu nu am putut-o prinde pe film.
03:01
And so this had me stymied for quite a long period of time.
45
181000
3000
Asta m-a ţinut pe loc o perioadă destul de lungă.
03:04
And then a BBC crew came cruising through the biology department,
46
184000
3000
Apoi un echipaj de la BBC se plimba prin departamentul de biologie,
03:07
looking for a story to do about new technologies in biology.
47
187000
5000
în căutarea unui subiect care avea de-a face cu noile tehnologii din biologie.
03:12
And so we struck up a deal.
48
192000
2000
Aşa că am făcut un târg cu ei.
03:14
I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system
49
194000
2000
Le-am spus: "Ei bine, dacă îmi închiriaţi sistemul vostru video de viteză mare
03:16
that could capture these movements,
50
196000
2000
care să prindă aceste mişcări,
03:18
you guys can film us collecting the data."
51
198000
3000
voi puteţi să ne filmaţi în timp ce strângem date".
03:21
And believe it or not, they went for it. (Laughter)
52
201000
2000
Şi, mă credeţi sau nu, au fost de acord. (Râsete)
03:23
So we got this incredible video system. It's very new technology --
53
203000
4000
Aşa că aveam acest incredibil sistem video. Este o tehnologie foarte nouă -
03:27
it just came out about a year ago --
54
207000
2000
abia ieşise pe piaţă în urmă cu un an -
03:29
that allows you to film at extremely high speeds in low light.
55
209000
5000
care permite filmarea la viteze extrem de mari în lumină redusă.
03:34
And low light is a critical issue with filming animals,
56
214000
2000
Lumina redusă este un chestiune importantă atunci când filmezi animale,
03:36
because if it's too high, you fry them. (Laughter)
57
216000
3000
pentru că dacă este prea puternică, le prăjeşti. (Râsete)
03:39
So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,
58
219000
5000
Acesta este o crevetă-călugăriţă. Aici sus sunt ochii,
03:44
and there's that raptorial appendage, and there's the heel.
59
224000
3000
iar acela este apendicele de apucat, iar aici este călcâiul.
03:47
And that thing's going to swing around and smash the snail.
60
227000
3000
Acesta se va legăna şi va izbi melcul.
03:50
And the snail's wired to a stick,
61
230000
1000
Iar melcul este legat de un băţ,
03:51
so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.
62
231000
4000
ca să ne fie mai uşor să punem la cale filmarea. Şi - mda.
03:55
(Laughter)
63
235000
2000
(Râsete)
03:57
I hope there aren't any snail rights activists around here.
64
237000
3000
Sper că nu sunt prin preajmă activişti pentru drepturile melcilor.
04:00
(Laughter)
65
240000
2000
(Râsete)
04:02
So this was filmed at 5,000 frames per second,
66
242000
5000
Acesta a fost filmat la 5000 de cadre pe secundă,
04:07
and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.
67
247000
5000
iar eu vi-l redau cu 15. Deci este încetinit de 333 de ori.
04:12
And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast
68
252000
3000
După cum veţi observa, este destul de al naibii de rapid
04:15
slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.
69
255000
4000
deşi încetinit de 333 ori. Este o mişcare incredibil de puternică.
04:19
The whole limb extends out. The body flexes backwards --
70
259000
3000
Întregul membru se extinde în afară. Corpul i se flectează spre înapoi -
04:22
just a spectacular movement.
71
262000
3000
este o mişcare spectaculoasă.
04:25
And so what we did is, we took a look at these videos,
72
265000
2000
Ceea ce am făcut noi, este că ne-am uitat la aceste filmări,
04:27
and we measured how fast the limb was moving
73
267000
2000
şi am calculat cât de repede se mişca membrul
04:29
to get back to that original question.
74
269000
2000
ca să revenim la întrebarea de început.
04:31
And we were in for our first surprise.
75
271000
3000
Şi ne-am găsit în faţa primei surprize.
04:34
So what we calculated was that the limbs were moving
76
274000
3000
Noi am calculat că membrele se mişcau
04:37
at the peak speed ranging from 10 meters per second
77
277000
2000
în momentul cel mai rapid, într-un interval ce varia de la 10 metri pe secundă
04:39
all the way up to 23 meters per second.
78
279000
2000
până la 23 de metri pe secundă.
04:41
And for those of you who prefer miles per hour,
79
281000
2000
Pentru cei care preferă în mile pe oră,
04:43
that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.
80
283000
5000
este vorba de peste 45 de mile pe oră în apă. Iar asta e chiar al naibii de rapid.
04:48
In fact, it's so fast we were able to add a new point
81
288000
4000
De fapt, a fost atât de rapid încât am putut să stabilim încă un punct
04:52
on the extreme animal movement spectrum.
82
292000
3000
pentru spectrul de mişcări extreme din regnul animal.
04:55
And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike
83
295000
3000
Crevetă-călugăriţă are oficial cea mai rapidă lovitură măsurată în scopul hrănirii
04:58
of any animal system. So our first surprise.
84
298000
4000
dintre toate sistemele animale. Asta a fost prima noastră surpriză.
05:02
(Applause)
85
302000
1000
(Aplauze)
05:03
So that was really cool and very unexpected.
86
303000
3000
Asta a fost chiar deosebit şi foarte neaşteptat.
05:06
So, you might be wondering, well, how do they do it?
87
306000
3000
Aşa că vă puteţi întreba cum reuşeşte să facă asta?
05:09
And actually, this work was done in the 1960s
88
309000
3000
Aceasta s-a descoperit în anii 1960
05:12
by a famous biologist named Malcolm Burrows.
89
312000
2000
de către faimosul biolog Malcolm Burrows.
05:14
And what he showed in mantis shrimp is that they use
90
314000
3000
El a demonstrat că crevetă-călugăriţă foloseşte
05:17
what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."
91
317000
3000
ceea ce numim un "mecanism de prindere" sau un "mecanism de click".
05:20
And what this basically consists of is a large muscle
92
320000
4000
Iar acesta constă de fapt dintr-un muşchi mare
05:24
that takes a good long time to contract,
93
324000
2000
căruia îi ia destul timp ca să se contracte,
05:26
and a latch that prevents anything from moving.
94
326000
3000
şi un zăvor care împiedică orice mişcare.
05:29
So the muscle contracts, and nothing happens.
95
329000
2000
Aşa încât muşchiul se contractă şi nu se întâmplă nimic.
05:31
And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --
96
331000
3000
Odată muşchiul complet contractat, totul este înmagazinat -
05:34
the latch flies upward, and you've got the movement.
97
334000
4000
zăvorul zboară în sus, şi iată mişcarea.
05:38
And that's basically what's called a "power amplification system."
98
338000
3000
Iar asta este ceea ce se numeşte "sistem de amplificare a puterii".
05:41
It takes a long time for the muscle to contract,
99
341000
2000
Îi ia mult timp muşchiului să se contracte,
05:43
and a very short time for the limb to fly out.
100
343000
2000
şi un timp foarte scurt membrului ca să zboare în afară.
05:45
And so I thought that this was sort of the end of the story.
101
345000
3000
Şi am crezut că acesta era finalul poveştii.
05:48
This was how mantis shrimps make these very fast strikes.
102
348000
4000
Aşa făceau crevetele-călugăriţe aceste mişcări foarte rapide.
05:52
But then I took a trip to the National Museum of Natural History.
103
352000
4000
Dar apoi am fost la National Museum of Natural History.
05:56
And if any of you ever have a chance,
104
356000
2000
Şi dacă vreunul dintre voi are vreodată şansa,
05:58
backstage of the National Museum of Natural History
105
358000
2000
în spatele National Museum of Natural History
06:00
is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --
106
360000
4000
se află una dintre cele mai bune colecţii de crevete-călugăriţe. Iar ceea ce -
06:04
(Laughter)
107
364000
1000
(Râsete)
06:05
this is serious business for me.
108
365000
2000
asta este o treabă serioasă pentru mine.
06:07
(Laughter)
109
367000
1000
(Râsete)
06:08
So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,
110
368000
5000
Ceea ce am văzut pe membrul fiecărei crevete-călugăriţă,
06:13
whether it's a spearer or a smasher,
111
373000
2000
fie că este unul care străpunge, sau unul care zdrobeşte,
06:15
is a beautiful saddle-shaped structure
112
375000
2000
este o superbă structură în formă de şa
06:17
right on the top surface of the limb. And you can see it right here.
113
377000
4000
chiar pe partea de sus a suprafeţei membrului. O puteţi vedea aici.
06:21
It just looks like a saddle you'd put on a horse.
114
381000
2000
Arată ca o şa pe care ai pune-o pe un cal.
06:23
It's a very beautiful structure.
115
383000
2000
Este o structură foarte frumoasă.
06:25
And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas
116
385000
5000
şi este înconjurată de zone membraboase. Iar acele zone membranoase
06:30
suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.
117
390000
4000
mi-au sugerat că ar putea fi vorba despre un fel de structură flexibilă dinamică.
06:34
And this really sort of had me scratching my head for a while.
118
394000
3000
Şi asta m-a făcut să ma scarpin în cap o vreme.
06:37
And then we did a series of calculations, and what we were able to show
119
397000
4000
Când am făcut o serie de calcule, ceea ce am putut arăta
06:41
is that these mantis shrimp have to have a spring.
120
401000
4000
a fost că aceste crevete-călugăriţe trebuie să aibă un arc.
06:45
There needs to be some kind of spring-loaded mechanism
121
405000
3000
Trebuie să existe un mecanism de armare a arcului
06:48
in order to generate the amount of force that we observe,
122
408000
2000
ca să poată genera gradul de forţă pe care îl observăm,
06:50
and the speed that we observe, and the output of the system.
123
410000
3000
şi viteza pe care o vedem şi puterea sistemului.
06:53
So we thought, OK, this must be a spring --
124
413000
3000
Aşa că ne-am gândit că, da, asta trebuie să fie un arc -
06:56
the saddle could very well be a spring.
125
416000
2000
şaua ar putea foarte bine să fie un arc.
06:58
And we went back to those high-speed videos again,
126
418000
2000
Aşa că ne-am întors la acele filmări la viteză mare,
07:00
and we could actually visualize the saddle compressing and extending.
127
420000
6000
şi am putut să observăm cum şaua se contracta şi se destindea.
07:06
And I'll just do that one more time.
128
426000
3000
Şi am să fac asta încă odată.
07:09
And then if you take a look at the video --
129
429000
2000
Apoi dacă te uiţi la filmare -
07:11
it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.
130
431000
2000
este un pic dificil de observat - este subliniat cu galben.
07:13
The saddle is outlined in yellow. You can actually see it
131
433000
2000
Şaua este subliniată în galben. Poţi să o vezi
07:15
extending over the course of the strike, and actually hyperextending.
132
435000
4000
cum se deschide pe traseul loviturii chiar într-o supraextensie.
07:19
So, we've had very solid evidence showing
133
439000
2000
Aşa că aveam o dovadă extrem de solidă care arăta că
07:21
that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,
134
441000
4000
structura în formă de şa, de fapt se contractă, apoi se extinde,
07:25
and does, in fact, function as a spring.
135
445000
2000
şi funcţionează practic asemenea unui arc.
07:27
The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"
136
447000
5000
Structura în formă de şa este cunoscută şi sub denumirea de "suprafaţă hiperbolică paraboloidă",
07:32
or an "anticlastic surface."
137
452000
2000
sau o "suprafaţă anticlastică".
07:34
And this is very well known to engineers and architects,
138
454000
2000
Aceasta este bine cunoscută de către ingineri şi arhitecţi,
07:36
because it's a very strong surface in compression.
139
456000
3000
pentru că este o suprafaţă foarte rezistentă la compresie.
07:39
It has curves in two directions,
140
459000
2000
Are curbe în două direcţii,
07:41
one curve upward and opposite transverse curve down the other,
141
461000
3000
una în sus alta opusă, perpendicular în jos spre cealaltă,
07:44
so any kind of perturbation spreads the forces
142
464000
3000
aşa că orice perturbare împrăştie forţele
07:47
over the surface of this type of shape.
143
467000
3000
peste întreaga suprafaţă a acestui tip de formă.
07:50
So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.
144
470000
4000
Este un fapt foarte bine ştiut de către ingineri şi nu atât de bine de către noi biologii.
07:54
It's also known to quite a few people who make jewelry,
145
474000
4000
Este de asemenea un fapt cunoscut de către bijutieri,
07:58
because it requires very little material
146
478000
3000
pentru că necesită foarte puţin material
08:01
to build this type of surface, and it's very strong.
147
481000
3000
ca să faci acest tip de suprafaţă, care este deosebit de puternică.
08:04
So if you're going to build a thin gold structure,
148
484000
2000
Deci dacă ai de gând să faci o stuctură subţire de aur,
08:06
it's very nice to have it in a shape that's strong.
149
486000
2000
este bine să o realizezi într-o formă care să fie rezistentă.
08:08
Now, it's also known to architects. One of the most famous architects
150
488000
5000
Este bine cunoscută şi arhitecţilor. Unul dintre cei mai faimoşi arhitecţi
08:13
is Eduardo Catalano, who popularized this structure.
151
493000
3000
este Eduardo Catalano, cel care a popularizat această structură.
08:16
And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built
152
496000
3000
Iar ceea ce vedem aici este un acoperiş în formă de şa, pe care el l-a construit
08:19
that's 87 and a half feet spanwise.
153
499000
4000
cu o distanţă de 30 de metri între stâlpi.
08:23
It's two and a half inches thick, and supported at two points.
154
503000
3000
Este gros de 6 cm şi sprijinit în două puncte.
08:26
And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --
155
506000
5000
Iar unul dintre motivele pentru care el proiecta acoperişuri în acest fel este -
08:31
he found it fascinating that you could build such a strong structure
156
511000
4000
el era fascinat de faptul că poate construi o structură atât de rezistentă
08:35
that's made of so few materials and can be supported by so few points.
157
515000
4000
alcătuită din atât de puţin material şi care să fie susţinută în atât de puţine puncte.
08:39
And all of these are the same principles that apply
158
519000
4000
Iar toate acestea sunt aceleaşi principii care se aplică
08:43
to the saddle-shaped spring in stomatopods.
159
523000
2000
arcului în formă de şa al stomatopodelor.
08:45
In biological systems it's important not to have a whole lot
160
525000
3000
În sistemele biologice este important să nu avem o mulţime de
08:48
of extra material requirements for building it.
161
528000
3000
cerinţe excedentare de material de construcţie.
08:51
So, very interesting parallels between the biological
162
531000
3000
Deci, paralele foarte interesante între biologie
08:54
and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --
163
534000
4000
şi inginerie. Şi, interesant, se dovedeşte că -
08:58
the stomatopod saddle turns out to be the first
164
538000
2000
şaua stomatopodelor este prima
09:00
described biological hyperbolic paraboloid spring.
165
540000
3000
dintre arcurile hiperbolice paraboloide descrise în biologie.
09:03
That's a bit long, but it is sort of interesting.
166
543000
3000
Asta a fost puţin lung, dar interesant.
09:06
So the next and final question was, well, how much force
167
546000
3000
Deci următoarea întrebare finală, este: câtă forţă
09:09
does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?
168
549000
4000
produce creveta-călugăriţă dacă este capabilă să spargă melci?
09:13
And so I wired up what's called a load cell.
169
553000
2000
Aşa că am legat ceea ce se numeşte o celulă dinamometrică.
09:15
A load cell measures forces, and this is actually
170
555000
2000
O celulă dinamometrică măsoară forţe şi este de fapt
09:17
a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.
171
557000
3000
o celulă piezoelectronică dinamometrică ce are înăuntru un mic cristal.
09:20
And when this crystal is squeezed, the electrical properties change
172
560000
4000
Iar când acel cristal este presat, proprietăţile electrice se schimbă
09:24
and it -- which -- in proportion to the forces that go in.
173
564000
2000
proporţional cu forţele care îl deformează.
09:26
So these animals are wonderfully aggressive,
174
566000
3000
Deci aceste animale sunt minunat de agresive,
09:29
and are really hungry all the time. And so all I had to do
175
569000
3000
şi deosebit de flămânde tot timpul. Aşa că tot ce a trebuit să fac
09:32
was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,
176
572000
3000
a fost să pun puţină pastă de crevete pe suprafaţa unei celule dinamometrice,
09:35
and they'd smash away at it.
177
575000
2000
pe care ei să o lovească.
09:37
And so this is just a regular video of the animal
178
577000
4000
Aceasta este o filmare normală a animalului
09:41
just smashing the heck out of this load cell.
179
581000
3000
care izbeşte de zor celula.
09:44
And we were able to get some force measurements out.
180
584000
3000
Aşa că am putut să scoatem câteva măsurători.
09:47
And again, we were in for a surprise.
181
587000
2000
Şi din nou am fost surprinşi.
09:49
I purchased a 100-pound load cell, thinking,
182
589000
2000
Cumpărasem o celulă care avea ca maxim de măsură 45 de kg, gândindu-mă că
09:51
no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.
183
591000
4000
nici un animal de această dimensiune nu ar produce o forţă mai mare.
09:55
And what do you know? They immediately overloaded the load cell.
184
595000
2000
Şi ce să vezi? Imediat au suprasolicitat celula.
09:57
So these are actually some old data
185
597000
2000
Acestea sunt de fapt date mai vechi
09:59
where I had to find the smallest animals in the lab,
186
599000
2000
când a trebuit să găsesc cele mai mici animale în laborator,
10:01
and we were able to measure forces of well over 100 pounds
187
601000
3000
şi am putut măsura forţe cu mult peste 45 de kg
10:04
generated by an animal about this big.
188
604000
3000
generate de un animal cam atât de mare.
10:07
And actually, just last week I got a 300-pound load cell
189
607000
2000
Şi de fapt săptămâna trecută am cumpărat o celulă care să măsoare până la 136 kg
10:09
up and running, and I've clocked these animals generating
190
609000
3000
am pus-o în funcţiune şi am cronometrat aceste animale în timp ce generau
10:12
well over 200 pounds of force.
191
612000
2000
peste 200 de kg de forţă.
10:14
And again, I think this will be a world record.
192
614000
3000
Şi din nou cred că acesta va fi un record mondial.
10:17
I have to do a little bit more background reading,
193
617000
2000
Trebuie să ma mai documentez puţin,
10:19
but I think this will be the largest amount of force produced
194
619000
3000
dar cred că asta va fi cea mai mare forţă produsă
10:22
by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.
195
622000
5000
de un animal în raport cu greutatea sa. Aşadar, forţe incredibil de mari.
10:27
And again, that brings us back to the importance of that spring
196
627000
3000
Şi asta ne aduce înapoi la importanţa acelui arc
10:30
in storing up and releasing so much energy in this system.
197
630000
4000
în înmagazinarea şi eliberarea unei energii atât de mari în acest sistem.
10:34
But that was not the end of the story.
198
634000
2000
Dar acesta nu a fost finalul poveştii.
10:36
Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.
199
636000
3000
Acuma - şi eu fac să pară că este uşor, dar este mult de lucru.
10:39
And I got all these force measurements,
200
639000
2000
Aveam aceste măsurători ale forţelor,
10:41
and then I went and looked at the force output of the system.
201
641000
4000
apoi m-am dus să văd forţa de output a sistemului.
10:45
And this is just very simple -- time is on the X-axis
202
645000
3000
Iar asta este foarte uşor - timpul pe axa OX
10:48
and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.
203
648000
3000
iar forţa pe axa OY. Puteţi vedea două vârfuri.
10:51
And that was what really got me puzzled.
204
651000
4000
Şi asta m-a pus în încurcătură.
10:55
The first peak, obviously, is the limb hitting the load cell.
205
655000
3000
Primul vârf, evident, este cel al membrului care loveşte celula dinamometrică.
10:58
But there's a really large second peak half a millisecond later,
206
658000
6000
Dar mai este un al doilea vârf ridicat la o jumătate de secundă mai târziu,
11:04
and I didn't know what that was.
207
664000
2000
şi nu ştiam ce reprezintă.
11:06
So now, you'd expect a second peak for other reasons,
208
666000
3000
Aşa că acuma v-aţi aştepta la un al doile vârf din alte motive,
11:09
but not half a millisecond later.
209
669000
2000
dar nu după o jumătate de milidecundă.
11:11
Again, going back to those high-speed videos,
210
671000
2000
Întorcându-ne la acele filmări cu viteză foarte mare,
11:13
there's a pretty good hint of what might be going on.
211
673000
4000
am găsit un indiciu destul de clar despre ceea ce părea că se întâmplă.
11:17
Here's that same orientation that we saw earlier.
212
677000
2000
Aici avem aceeaşi orientare pe care am văzut-o mai devreme.
11:19
There's that raptorial appendage -- there's the heel,
213
679000
3000
Aici este apendicele de apucat - aici este călcâiul,
11:22
and it's going to swing around and hit the load cell.
214
682000
3000
şi acesta se va balansa şi va lovi celula dinamometrică.
11:25
And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,
215
685000
3000
Şi vreau ca să fiţi cu ochii pe asta,
11:28
on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.
216
688000
5000
pe suprafaţa celulei dinamometrice, în timp ce membrul zboară spre ea.
11:33
And I hope what you are able to see is actually a flash of light.
217
693000
5000
Şi sper că puteţi vedea că de fapt este un flash luminos.
11:38
Audience: Wow.
218
698000
2000
Auditoriul : Ooo.
11:40
Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there
219
700000
4000
Sheila Patek: Şi astfel dacă luăm doar acest cadru, ceea ce puteţi vedea acolo
11:44
at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.
220
704000
3000
la capătul săgeţii galbene este o bulă de vapori.
11:47
And what that is, is cavitation.
221
707000
2000
Şi ea reprezintă o cavitaţie.
11:49
And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon
222
709000
4000
Iar cavitaţia este un fenomen extrem de potent în dinamica fluidelor
11:53
which occurs when you have areas of water
223
713000
3000
care survine atunci când ai suprafeţe de apă
11:56
moving at extremely different speeds.
224
716000
2000
care se mişcă la viteze diferite.
11:58
And when this happens, it can cause areas of very low pressure,
225
718000
4000
Şi când se întâmplă asta, pot apărea zone de presiune foarte scăzută,
12:02
which results in the water literally vaporizing.
226
722000
3000
care fac ca apa să se evapore literalmente.
12:05
And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,
227
725000
4000
Iar când bula de vapori se dezumflă, emite sunete, lumină şi căldură,
12:09
and it's a very destructive process.
228
729000
2000
şi este un proces foarte distructiv.
12:11
And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation
229
731000
5000
Şi iată că se petrece aici în cazul stomatopodei. Şi din nou asta este o situaţie
12:16
where engineers are very familiar with this phenomenon,
230
736000
3000
în care inginerii sunt foarte familiarizaţi cu acest fenomen,
12:19
because it destroys boat propellers.
231
739000
2000
pentru că distruge elicele bărcilor.
12:21
People have been struggling for years to try and design
232
741000
3000
Oamenii s-au chinuit ani de zile să încerce să proiecteze
12:24
a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate
233
744000
4000
o elice foarte rapidă care să nu genereze cavitaţie
12:28
and literally wear away the metal and put holes in it,
234
748000
2000
şi care să nu uzeze metalul atât încât să-l găurească,
12:30
just like these pictures show.
235
750000
2000
aşa cum se vede în aceste fotografii.
12:32
So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,
236
752000
9000
Deci aceasta este o forţă cu putere mare în mediile fluide, şi ca să mergem un pas mai departe,
12:41
I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.
237
761000
3000
am să vă arăt creveta-călugăriţă cum se apropie de melc.
12:44
This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give
238
764000
4000
Filmarea este făcută la 20.000 de cadre pe secundă, şi creditul aparţine
12:48
full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,
239
768000
4000
în totalitate cameramanului BBC, Tim Green, pentru pregătirea acestei filmări,
12:52
because I could never have done this in a million years --
240
772000
3000
pentru că eu nu aş fi fost în stare să fac asta nici într-un milion de ani -
12:55
one of the benefits of working with professional cameramen.
241
775000
3000
şi asta este unul dintre avantajele de a lucra cu cameramani profesionişti.
12:58
You can see it coming in, and an incredible flash of light,
242
778000
4000
Îl puteţi vedea cum se apropie, apoi un incredibil flash luminos,
13:02
and all this cavitation spreading over the surface of the snail.
243
782000
4000
şi această cavitaţie cum se împrăştie pe suprafaţa melcului.
13:06
So really, just an amazing image,
244
786000
3000
Deci chiar este o imagine uimitoare,
13:09
slowed down extremely, to extremely slow speeds.
245
789000
4000
încetinită la extrem, la viteze extrem de mici.
13:13
And again, we can see it in slightly different form there,
246
793000
3000
Şi aici o putem vedea din nou, într-o formă uşor diferită,
13:16
with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.
247
796000
4000
cu bulele cum se formează şi cum se prăbuşesc între cele două suprafeţe.
13:20
In fact, you might have even seen some cavitation going up the edge of the limb.
248
800000
5000
De fapt puteţi vedea cavitaţia formându-se şi în sus spre vârful membrului.
13:25
So to solve this quandary of the two force peaks:
249
805000
3000
Ca să rezolvăm această dilemă cu cele două vârfuri de forţă:
13:28
what I think was going on is: that first impact is actually
250
808000
2000
ceea ce cred eu că se întâmplă: primul impact reprezintă de fapt
13:30
the limb hitting the load cell, and the second impact is actually
251
810000
3000
membrul care loveşte celula, iar al doilea este dat
13:33
the collapse of the cavitation bubble.
252
813000
2000
de prăbuşirea bulei de cavitaţie.
13:35
And these animals may very well be making use of
253
815000
3000
Iar aceste animale se folosesc foarte bine
13:38
not only the force and the energy stored with that specialized spring,
254
818000
4000
nu doar de forţa şi de energia stocate prin acel arc special,
13:42
but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be
255
822000
4000
dar şi de extremele dinamicii fluidelor. Şi ei se pot folosi
13:46
making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.
256
826000
4000
de dinamica fluidelor ca o forţă ajutătoare pentru a sparge melcul.
13:50
So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.
257
830000
6000
Un fascinant dublu ghinion, ca să spun aşa, din partea acestor animale.
13:56
So, one question I often get after this talk --
258
836000
2000
De obicei o întrebare pe care o primesc după această prezentare -
13:58
so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?
259
838000
3000
mă gândesc să răspund la ea acuma - este: ce se întâmplă cu animalul?
14:01
Because obviously, if it's breaking snails,
260
841000
3000
Pentru că, evident că dacă sparge melci,
14:04
the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.
261
844000
3000
săracul membru ar trebui să se dezintegreze. Chiar aşa se şi întâmplă.
14:07
That's the smashing part of the heel on both these images,
262
847000
3000
Aceasta este partea călcâiului cu care loveşte, în ambele imagini,
14:10
and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away
263
850000
2000
şi ea se uzează. De fapt, le-am văzut uzându-şi
14:12
their heel all the way to the flesh.
264
852000
2000
călcâiul până la carne.
14:14
But one of the convenient things about being an arthropod
265
854000
3000
Dar unul dintre lucrurile convenabile atunci când eşti artropod
14:17
is that you have to molt. And every three months or so
266
857000
3000
este acela că trebuie să năpârleşti. Şi la fiecare trei luni sau pe-acolo
14:20
these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.
267
860000
5000
aceste animale năpârlesc şi îşi formează un nou membru aşa că nu este nici o problemă.
14:25
Very, very convenient solution to that particular problem.
268
865000
4000
O soluţie extrem de convenabilă la acestă problemă.
14:29
So, I'd like to end on sort of a wacky note.
269
869000
5000
Vreau să închei într-o notă excentrică.
14:34
(Laughter)
270
874000
3000
(Răsete)
14:37
Maybe this is all wacky to folks like you, I don't know.
271
877000
4000
Poate că totul este excentric aici pentru oameni ca voi, nu ştiu.
14:41
(Laughter)
272
881000
1000
(Râsete)
14:42
So, the saddles -- that saddle-shaped spring --
273
882000
3000
Şeile - acele arcuri în formă de şa -
14:45
has actually been well known to biologists for a long time,
274
885000
4000
sunt cunoscute de foarte multă vreme de către biologi,
14:49
not as a spring but as a visual signal.
275
889000
4000
nu ca un arc, ci ca semnal vizual.
14:53
And there's actually a spectacular colored dot
276
893000
2000
Există acolo un punct spectaculos colorat,
14:55
in the center of the saddles of many species of stomatopods.
277
895000
6000
chiar în centrul şeilor multor specii de stomatopode.
15:01
And this is quite interesting, to find evolutionary origins
278
901000
3000
Şi este destul de interesant să descoperi originile evoluţiei
15:04
of visual signals on what's really, in all species, their spring.
279
904000
6000
semnalelor vizuale pe ceea ce de fapt este, la toate speciile, arcul lor.
15:10
And I think one explanation for this could be
280
910000
2000
Cred că o explicaţie pentru asta ar putea fi
15:12
going back to the molting phenomenon.
281
912000
2000
găsită în fenomenul de năpârlire.
15:14
So these animals go into a molting period where they're
282
914000
3000
Aceste animale intră în perioada de năpârlire în care ele
15:17
unable to strike -- their bodies become very soft.
283
917000
3000
nu sunt capabile să lovească - corpurile lor devin foarte moi.
15:20
And they're literally unable to strike or they will self-destruct.
284
920000
3000
Şi efectiv nu pot să lovească fără să se autodistrugă.
15:23
This is for real. And what they do is, up until that time period
285
923000
7000
Asta este adevărat. Ceea ce fac ele pe perioada
15:30
when they can't strike, they become really obnoxious and awful,
286
930000
3000
în care nu pot lovi, este că devin deosebit de rele şi de îngrozitoare,
15:33
and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.
287
933000
4000
şi lovesc tot ce le iese în cale; nu contează ce sau pe cine.
15:37
And the second they get into that time point when they can't strike any more,
288
937000
4000
Şi în clipa în care ajung la momentul în care nu mai pot lovi,
15:41
they just signal. They wave their legs around.
289
941000
3000
se rezumă să semnalizeze. Îşi leagănă picioarele.
15:44
And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.
290
944000
4000
Şi este un exemplu clasic de bluf în comportamentul animal.
15:48
It's a well-established fact of these animals
291
948000
2000
Este un fapt bine stabilit că aceste animale
15:50
that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.
292
950000
4000
blufează. Nu pot lovi, dar se prefac că pot.
15:54
And so I'm very curious about whether those colored dots
293
954000
2000
Aşa că eu sunt foarte curioasă dacă acele puncte colorate
15:56
in the center of the saddles are conveying some kind of information
294
956000
4000
din centrul şeilor lor nu cumva transmit un fel de informaţie
16:00
about their ability to strike, or their strike force,
295
960000
3000
despre capacitatea lor de a lovi, sau despre forţa loviturii lor,
16:03
and something about the time period in the molting cycle.
296
963000
3000
şi ceva despre perioada din ciclul de năpârlire.
16:06
So sort of an interesting strange fact to find a visual structure
297
966000
5000
Este un fapt destul de ciudat să găseşti o structură vizuală
16:11
right in the middle of their spring.
298
971000
3000
chiar în mijlocul arcului lor.
16:14
So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,
299
974000
5000
Ca să concluzionez, vreau să recunosc meritele celor doi colaboratori ai mei,
16:19
Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.
300
979000
3000
Wyat Korff şi Roy Caldwell, care au lucrat îndeaproape cu mine la acestea.
16:22
And also the Miller Institute for Basic Research in Science,
301
982000
3000
Şi deasemenea lui 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
care m-au sponsorizat vreme de trei ani, doar ca să fac cercetări tot timpul,
16:29
and for that I'm very grateful. Thank you very much.
303
989000
3000
iar pentru asta le sunt recunoscătoare. Vă mulţumesc foarte mult.
16:32
(Applause)
304
992000
1000
(Aplauze)
Despre acest site

Acest site vă va prezenta videoclipuri de pe YouTube care sunt utile pentru a învăța limba engleză. Veți vedea lecții de engleză predate de profesori de top din întreaga lume. Faceți dublu clic pe subtitrările în limba engleză afișate pe fiecare pagină video pentru a reda videoclipul de acolo. Subtitrările se derulează în sincron cu redarea videoclipului. Dacă aveți comentarii sau solicitări, vă rugăm să ne contactați folosind acest formular de contact.

https://forms.gle/WvT1wiN1qDtmnspy7