Dat ze hoog kunnen springen en indrukwekkende salto’s kunnen maken, is wel bekend, maar dat de springstaartjes ook weer op hun pootjes weten te landen is een grote verrassing.
Springstaartjes zijn piepkleine, zespotige diertjes ter grootte van een zandkorrel. Er zijn er talloze, meestal in vochtig gebladerte op de grond, maar soms ook in je kamerplanten. De springstaartjes worden gekenmerkt door – de naam zegt het al – staarten waarmee ze hoog kunnen springen. “Ze zijn beroemd omdat ze weten hoe ze moeten springen, maar ook omdat ze helemaal geen controle zouden hebben over hun landing”, zegt onderzoeker Victor Ortega-Jiménez van de Universiteit van Maine. En die laatste theorie heeft de onderzoeker samen met collega’s onderuit gehaald met behulp van high-speedvideo.
Wegspringen bij gevaar
De springstaartjes, officieel Collembola geheten, worden niet meer tot de insecten gerekend, juist vanwege dat lichaamsdeel waarmee ze de lucht inschieten. Dit heet de furcula en is een gevorkt staartachtig aanhangsel. De springstaart gebruikt zijn furcula alleen om te ontsnappen aan gevaar, zoals een hongerige vis of ander dier. En als hij springt, gaat hij hard: de springstaart haalt een snelheid van 280 keer zijn eigen lichaamslengte per seconde. Biologen dachten dat het niet mogelijk was om met een dergelijke snelheid nog gecontroleerd te landen. Het zou meteen verklaren waarom de springstaartjes hun speciale wapen alleen gebruiken bij gevaar en niet om zich gewoon voort te bewegen.
Maar daar blijkt dus niets van te kloppen. Ortega-Jiménez kwam daar eigenlijk op vakantie al achter. In coronatijd, toen de laboratoria gesloten waren, bracht hij veel tijd met zijn gezin door op rivieren in het Amerikaanse Georgia, vertelt hij. Daar zag hij springstaarten die zichzelf uit het water lanceerden maar meestal op het land landden. Die sprongen zagen er helemaal niet zo willekeurig en ongecontroleerd uit als altijd werd beweerd, vond hij.
Zachte landing
Toen hij weer aan het werk kon in het lab begon hij direct een onderzoek naar de landingen van de springstaarten. Hij richtte zich daarbij op de semi-aquatische soort Isotomurus retardatus. Op video die extreme snelheden van 10.000 frames per seconde kon tonen, zagen hij en zijn collega’s inderdaad dat de springstaarten wel degelijk controle hadden over hun noodsprong en de landing die erop volgde. Ze hebben dus niet enkel een geniale afzet waarna ze hulpeloos door de lucht tuimelen en neerstorten. Integendeel: ze krullen hun lichaam tijdens de sprong op zo’n manier dat ze stoppen met draaien en vallen als de landing nabij is. Dit bleek niet alleen uit de videobeelden, maar ook uit wiskundige berekeningen, die de onderzoekers gebruikten om hun bevindingen te bevestigen.
Beter dan katten
Katten kunnen zich ook oriënteren tijdens het vallen, waardoor ze altijd weer op hun spreekwoordelijke pootjes terechtkomen, maar springstaarten kunnen dit sneller, namelijk in nog geen 20 milliseconden. Dat maakt de diertjes absoluut uniek.
Voor de landing gebruiken ze nog een ander bijzonder lichaamsdeel, de zogenoemde collophore, een ventrale buis die uit de buik steekt als een soort niet verwijderd lipje aan een stuk plastic dat net uit de mal komt, zo omschrijven de onderzoekers het. Om te voorkomen dat de springstaart al saltoënd rondstuitert als hij bijvoorbeeld het wateroppervlak raakt, wordt de collophore iets verzwaard met water.
In het water in het laboratorium wisten de springstaarten 85 procent van de tijd op hun poten te landen. De piepkleine springstaartrobot, die de onderzoekers ontwikkelden om de landingen na te bootsen, haalde een succespercentage van 75 procent.
Perfecte timing
Ortega-Jiménez legt aan Scientias.nl uit hoe de springstaarten precies tot hun geweldige landing komen. “Ze bepalen hun startrichting en -snelheid door hun lichaam te kantelen en de slag tegen het wateroppervlak te timen die wordt geproduceerd door de furcula. Verbazingwekkend genoeg krommen springstaarten in de lucht hun lichaam, en door dat te doen, kunnen ze zich in minder dan 20 milliseconden herstellen als ze op zijn kop hangen. Dit is het snelste herstel ooit gemeten. Bovendien krijgen ze een stabiele oriëntatie door het zwaartepunt te verlagen als gevolg van een waterdruppel die eerder door de ventrale buis is opgevangen. Zo lukt het deze kleine diertjes om op hun poten op het wateroppervlak te landen, zonder terugkaatsing.”
Als dit met een simpele video aan te tonen is, waarom is dan nooit eerder ontdekt dat springstaarten zo goed kunnen landen? Gek genoeg hielden onderzoekers zich daar simpelweg niet mee bezig. “Eerder onderzoek was gericht op de explosieve start, maar niet op de manoeuvreer- en landingsprestaties vanuit de lucht.”
In een oogwenk
Die explosieve afsprong was wellicht al bijzonder genoeg. “Springstaarten zijn een van de meest gespecialiseerde springorganismen op aarde, die twee unieke evolutionaire aanpassingen hebben om te springen: de ventrale buis (de collophore) en het staartachtige orgaan (de furcula)”, klinkt het bewonderend. “Het is bijna onvoorstelbaar dat een dier ter grootte van een zandkorrel in staat is om alle springfasen te beheersen, van opstijgen en rechtop zweven in de lucht tot landen en vastklampen aan het wateroppervlak. Dit alles gebeurt in minder dan een oogwenk.”
