In the blink of an eye

Beasties Project, continued 

Repost of "Christmas Stocking Animal" from January, 2012

"In the blink of an eye..." The phrase is used to suggest speed, and with reason; the human eye can complete a blink in 0.15 seconds, or 150 milliseconds.  Fast enough; anything that happens faster than that, we fail to notice.

A springtail's response time is about one tenth of that. In 18 milliseconds, less than 0.02 seconds, he has disappeared from here and landed over there, up to 100 times his body length away. And he arrives in the new location primed and ready to leap again, should the situation not be to his liking; he has no steering mechanism and has to take potluck. His continued survival depends on being able to move on instantly.

He has no wings. His legs are slender and used for walking. For those high jumps, he uses a spring and lock system on the underside of his abdomen. The furca, visible as he jumps, is a pronged, clawed fork, hinged near the tail. Usually, this is carried folded up, ending just under his chin, and secured by a locking mechanism, the retinaculum. When the lock is released, the fork snaps back like the drawn string of a bow and arrow, flinging the owner into the air with great force.

Globular springtail, caught mid-leap.

Quite simple, really. Easily understood. Except that it takes considerable energy either to leap, or to re-set the spring. So I looked closely at the underbelly of the springtail walking up the wall of a glass box.

View from the tail end.

Another view.

The spring is that long V up the center. Between the two prongs, about mid-way up, there is a small button; this is the lock. But what are all those other contraptions?

I found a couple of very helpful photos on Flickr, here and here, annotated by Frans Janssens, the go-to Collembola expert. The large round organs on either side of the base of the furca are torsion bars, the spring mechanism. (I had to look this up; it's been a while since I studied these.)

A spring can be defined to be an elastic member which exerts a resisting force when its shape is changed due to an applied force and returns to its original shape when the force is let off. ... when one side is fixed to an immovable object and the other is twisted, torque is applied. The torsion bar resists this torque and like any other spring it returns to its original position when the torque is let off. From a GM truck site.) 

The bars are powered by large muscles in this abdominal segment.

Slender springtail, showing the furca and torsion bars.

Now, look at the photo of the leaping springtail again. (Re-inserted below, to save scrolling.) See that thick, protruding bar just below the second set of legs? That's the collophore, or ventral tube, another unique springtail piece of equipment. This is what gives the springtails their scientific name, Collembola, from colla, glue, and embolon, a plug.

Globular springtail, caught mid-leap.

All Collembola have a ventral tube. From this tube they can everse two 'sacs'. In Symphypleona, (the globular springtails) these sacs are evolved into long tubes. These eversible tubes are multifunctional organs. They are used to regulate the internal osmotic pressure by taking up water with the tips of the eversed sacs/tubes. They are also used as an aid to adhere themselves on a smooth substrate surface .... In Symphypleona the long eversible tubes are also used for grooming. (Frans Janssens)

The BugGuide page where I found this shows another use for the tubes; a springtail turned belly-up is trying to use the tubes to right himself. Frans comments, "This is a trick only Collembola can perform."

And how about this one? Here's a photo of a springtail using an eversible tube to drink the dew off his own back! (Collembolas, Jan van Duinen)

We're not done yet! Springtails are full of surprises; Christmas stockings, all lumpy and bumpy with mysterious packages.

Beautiful patterns, no two alike. I love this "Southwestern blanket" one.

Look at the shape of the eyes. Well, not exactly eyes; they're irregluarly shaped eye patches. Each one is dotted with up to 8 "ocelli", simple eye, not joined to each other, and of different sizes. These are not like the compound eyes of insects and instead, are called "composed eyes". The internal workings are not the same, and the individual eyes never touch each other.

One last photo; Smiley!

Cheerful little jumper, isn't he?

Even more: here is a pair of links to YouTube clips from a David Attenborough series, "Life in the Undergrowth", showing some great footage of springtails. In the first, as the animals leap, if you watch carefully, you'll see the furca folding back into place while the animal somersaults through the air. The second shows a head-butting mating dance. Thanks, DBM!

And here's a video of a BBC team catching and photographing a jumping springtail. Check it out!

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Sigo con el Proyecto Bichitos.

Este es un post que escribí en enero de 2012, editado y traducido, sobre la manera de saltar (y más) de los saltarines, los colémbolos.

"En un abrir y cerrar de ojos ..." La frase se usa para sugerir velocidad, y con razón; el ojo humano puede completar un pestañeo en 0,15 segundos, o 150 milisegundos. Suficientemente rápido para nuestros propósitos. Lo que ocurre en menos tiempo, no lo vemos.

El tiempo que necesita un colémbolo para actuar es alrededor de una décima parte de eso. En 18 milisegundos, menos que 0,02 segundos, ha desaparecido de este lugar y aparecido en otro, a una distancia de hasta 100 veces de la longitud de su cuerpo. Y llega al sitio nuevo ya preparado para volver a saltar, si no le parece bien el nuevo lugar; no tiene mecanismo para guiarse y se ha lanzado para atrás dando volteretas por el aire en una trayectoria impredecible, y aterriza casi al azar. Su vida depende de la habilidad de lanzarse fuera de peligro instántaneamente.

No tiene alas. Sus patas son delgadas y se usan solamente para caminar. Para lograr esos saltos enormes, cuenta con un sistema de resorte y cerradura que lleva en la parte inferior del abdomen. El órgano de salto, la fúrcula, es un apéndice bifurcado en forma de horquilla, visible cuando salta. En reposo, la lleva doblada contra el cuerpo, donde la detiene una estructura llamada retináculo. Cuando el retináculo se retrae, la fúrcula se desdobla de golpe hacia abajo contra el sustrato, y catapulta el brincacola con fuerza al aire.

Foto #1: colémbolo globoso saltando.

Un mecanismo sencillo, fácil de entender. Aparte de que se necesita una energía considerable para saltar, y más, para volver a fijar la fúrcula en su posición de reposo. Un colémbolo dentro de una caja de vidrio me dejó examinarlo desde abajo.

Foto #2: La fúrcula con su "bisagra".

#3: Otra vista de la fúrcula.

La fúrcula es esa "V" en en centro. Entre los dos extremos, cerca del centro del abdomen, hay un botoncito; este es el retináculo. Y esos otros aparatos, ¿qué son?

Encontré unas fotos en Flickr que clarifican todo, aquí (1, 2) con comentario por Frans Janssens, un experto en colémbolos. Los órganos grandes, redondos, de cada lado de la fúrcula son el mecanismo del resorte, las barras de torsión. (Y tuve que buscar una explicación.)

Un resorte se puede definir como un miembro elástico el cual ejerce una fuerza de resistencia cuando se opera un cambio a su forma de parte de una fuerza aplicada, y que regresa a su forma original cuando se deja de aplicar la fuerza. ... cuando un extremo está fijada en un objeto inmóvil y se gira el otro extremo, se aplica torsión. La barra de torsión resiste esta fuerza, y como cualquier otro resorte, regresa a su posición original cuando cesa la fuerza de torsión. (De un sitio GM sobre camiones)

Músculos grandes en esta parte del abdomen del bicho operan las barras.

#4: Colémbolo delgado (Entomobrya sp.), mostrando la fúrcula y barras de torsión.

Ahora, mira la primera foto de nuevo. ¿Ves esa barra gruesa que se alza desde el abdomen justo abajo del segundo par de patas? Es el colóforo, o tubo ventral, otra pieza del equipo especial de los colémbolos, y la que les da su nombre científico, Collembola, de colla (pegamento, cola) y embolon (un tapón.

#1 otra vez.

Todos los colémbolos tienen este tubo ventral. Desde este tubo pueden extender dos bolsas. En Symphleona, los colémbolos globosos, estas bolsas se han convertido en tubos evertibles largos, que son órganos con múltiples funciones. Se usan para controlar la presión osmótica interna, adquiriendo agua con las puntas de los tubos evertidos. También se usan para adherirse en una superficie lisa. ... los tubos largos evertibles también se usan para el aseo del animalito. (Frans Janssens)

La página en BugGuide donde hallé esto muestra otro uso para los tubos: un colémbolo que se encontró de espaldas está tratando de usar los tubos para ponerse de vuelta sobre sus patas. Frans Janssens comenta, "Este es un truco que solamente los colémbolos pueden hacer."

¿Y esto? Aquí hay una foto de un colémbolo usando su tubo eversible para beber el rocío de su propia espalda. (Collembolas, Jan van Duinen)

¡Y eso no es todo! Los colémbolos están repletos de sorpresas. 

#5: Diseños hermosos. No hay dos idénticos.

Mira la forma de los ojos. Bueno, no son precisamente ojos; son grupos de ojitos, arreglados como sea. Cada "ojo" lleva hasta 8 "ocelos", ojos sencillos, no unidos el uno al otro, y de tamaños distintos. No son como los ojos compuestos de los insectos; la estructura interna es distinta, y los ocelos individuales nunca tocan a los otros.

#6: Una foto más: sonriendo para la cámara.

Un poco más: hay unos videos YouTube de David Attenborough, muy interesantes. En el primero, si te fijas con cuidado, cuando saltan los animalitos puedes ver como la fúrcula se vuelve a su posición de reposo mientras el colémbolo da volteretas en el aire. El segundo es de un baile nupcial.

Y un video de unos científicos de BBC sacando fotos de un colémbolo mientras da sus saltos mortales. Aquí.