Эластичные сухожилия позволяют амфибиям совершать прыжки, на которые они не были бы способны, полагаясь только на силу своих мышц.

На первый взгляд, прыжки лягушки несовместимы с её анатомией и физиологией. Даже если мышцы ног составляют четверть массы тела земноводного, их всё равно не должно хватать на такие дальние и высокие прыжки. Очевидно, что у лягушек есть какие-то дополнительные механические хитрости, помогающие им ставить легкоатлетические рекорды.

Зоологи из Университета Брауна (США) пришли к выводу, что лягушки взяли на вооружение принцип рогатки: энергия для прыжка запасается у них в растяжимых сухожилиях.

Учёные исследовали механику прыжков леопардовой лягушки Rana pipiens, обычного обитателя прудов Северной Америки. В ткани задних ног четырёх амфибий — в мышцы и в большеберцовую и таранную кости — вживили крохотные металлические шарики. Они понадобились для того, чтобы при съёмке в рентгеновских лучах можно было восстановить динамику разных частей конечности друг относительно друга. Лягушки прыгали, и прыжок записывался на скорости 500 кадров в секунду, что позволяло увидеть изменение длины мышц и движения суставов.

Когда лягушка готовится к прыжку, её мышцы сокращаются. Примерно 100 миллисекунд спустя перестают сокращаться мышцы и начинают растягиваться сухожилия. Из-за их эластичности удаётся запасти намного больше энергии для прыжка, чем это возможно с помощью одних только мышц. В начале прыжка сухожилия земноводного, которые обёрнуты вокруг таранной кости, высвобождают запасённую энергию, подобно катапульте или тетиве лука. Благодаря совместной работе мышц и сухожилий лягушка прыгает не только далеко, но и быстро: общее время прыжка вместе с подготовкой к нему у Rana pipiens составляет одну пятую секунды, и это далеко не лучший результат среди амфибий.

Результаты экспериментов зоологи представили в журнале Biology Letters. Учёные не исключают, что похожая «катапультная» система работает и у других животных, от приматов галаго до беспозвоночных — блох и кузнечиков, чья анатомия, казалось бы, явно не годится для таких акробатических упражнений...

Подготовлено по материалам Университета Брауна.