Una planta acuática carnívora con ultra-rápidas trampas

¿Cómo Utricularia, las plantas carnívoras acuáticas que se encuentran comúnmente en los pantanos, logran capturar a sus presas en menos de una milésima de segundo? Un equipo de físicos del Laboratoire de Physique Interdisciplinaire (CNRS / Université Joseph Fourier Grenoble 1) ha identificado el ingenioso proceso mecánico que permite a la planta para atrapar cualquier pequeña, unos pequeños animales acuáticos muy curiosos que se aventuran demasiado cerca. Es la inversión de su curvatura y la liberación de la energía asociada elástico que lo convierten en el más rápido de la trampa acuática conocida en el mundo. Estos resultados se publican el 16 de febrero de 2011 en la página web de la revista Proceedings of the Royal Society of London B.

Utricularia son plantas carnívoras que capturan presas pequeñas, con trampas de succión notables. Utricularia son plantas sin raíces formadas por muy delgados, hojas bifurcadas en la que bota en forma de trampas, sólo unos pocos milímetros de tamaño, se adjuntan. Sólo las flores, de pie sobre tallos largos, sobresalen del agua. Las trampas están bajo el agua.Cuando un animal acuático (pulgas de agua, Cyclops, Daphnia o larvas de mosquito pequeño) toca sus pelos sensibles, la trampa de la que absorbe, en una fracción de segundo, junto con el agua, que luego se drena a través de sus paredes.

A fin de comprender el proceso mecánico de este, los investigadores observaron y registraron los movimientos extremadamente rápidos de la fase de captura con una cámara de alta velocidad. Los científicos muestran que las hebillas de la puerta trampa, que invierte su curvatura y le permite abrir y cerrar muy rápidamente, lo que atrapar a su presa. El tiempo de succión (menos de un milisegundo) es mucho más corta que se suponía anteriormente.

¿Cómo funciona exactamente esta trampa implacable operar mecánicamente? En la primera etapa, que dura varias horas, la planta lentamente bombea el líquido que contiene, por lo tanto la colocación de la trampa bajo presión negativa. Durante esta fase de armado, la energía elástica almacenada en las paredes de la trampa. La trampa está lista para cerrar sobre su presa. El menor contacto de un cabello sensible conectado a la puerta de la trampa provoca su apertura. Esto comienza con el «pandeo» de la puerta de la trampa, en otras palabras un cambio repentino en la forma. La puerta de la trampa por lo tanto actúa como una válvula elástica: hacia el exterior inicialmente abultadas, se vuelve hacia el interior, invirtiendo su curvatura. La liberación de la energía elástica almacenada en las paredes de la trampa a continuación, crear un vórtice de aspiración, con aceleraciones de hasta 600 g (1), dejando la presa que ha desatado la posibilidad de pequeño mecanismo de escape. Luego, muy rápidamente, la trampilla se invierte de nuevo y vuelve a su forma inicial. La trampa se cierra herméticamente alrededor de su presa, que será disuelta por las enzimas digestivas de la planta, dotándolo de valiosos nutrientes. Hasta su captura de al lado … Estos resultados, observados con una cámara de alta velocidad, también han sido confirmados por las simulaciones numéricas de los investigadores, los cuales serán publicados en un segundo artículo en Physical Review E.

Para ver la película: http://www-lsp.ujf-grenoble.fr/equipe/dyfcom/marmottant/

 

Utri coul


© Carmen Weisskopf

Utricularia (en este caso Utricularia vulgaris) son plantas carnívoras acuáticas equipadas con una trampa de succión para capturar pequeños animales acuáticos. Esta imagen está disponible en la biblioteca de fotos del CNRS, phototheque@cnrs-bellevue.fr


 

 

Utri neta b


© Carmen Weisskopf

Sección longitudinal de una trampa (conocido como un utrículo) de la Utricularia (Utricularia vulgaris), visto aquí con un microscopio electrónico de barrido (SEM). Utricularia acuática carnívora usar estas trampas de succión para atrapar a los animales acuáticos. Esta imagen está disponible en la biblioteca de fotos del CNRS, phototheque@cnrs-bellevue.fr


 

 

simulación número


© Marc Joyeux

Simulación numérica de la puerta elástica de la trampa durante la apertura. 
Desde la trampa está bajo presión negativa, sólo una pequeña perturbación que se necesita para invertir repentinamente la curvatura hacia dentro de las trampas de las puertas. 
Este fenómeno, conocido como pandeo inestabilidad, se produce en la vida cotidiana cuando una pared abombada (por ejemplo un globo o una botella de plástico) se somete a presión negativa. Los resultados de reversión de curvatura en la apertura de la puerta de la trampa, tan pronto como el borde libre ya no se pulsa en el umbral (en azul). Esta imagen está disponible en la biblioteca de fotos del CNRS, phototheque@cnrs-bellevue.fr


 

Notas:

(1) 600 veces la aceleración de caída libre. 1 g es la aceleración constante debido a la gravedad de la Tierra. Los seres humanos, por ejemplo, no pueden sobrevivir un impacto de más de 20 g.

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