Høyhastighetsvideo av en arboreal salamander i en vertikal vindtunnel.
Salamandere som lever hele livet i kronene til verdens høyeste trær, Californias kystredwoods, har utviklet en oppførsel som er godt tilpasset farene ved å falle fra store høyder: evnen til å hoppe i fallskjerm, gli og manøvrere i luften.
Flygende ekorn, så vel som en rekke arter av glidende frosker, gekkoer og maur og andre insekter, er kjent for å bruke lignende luftakrobatikk når de hopper fra tre til tre eller når de faller, for å forbli i trærne og unngå å lande på bakken .
Tilsvarende mener forskerne at denne salamanderens fallskjermhopping er en måte å styre tilbake til et tre det har falt eller hoppet fra, jo bedre for å unngå rovdyr på land.
“Mens de hopper i fallskjerm, har de en utsøkt mengde manøvrerbar kontroll,” sa Christian Brown, en doktorgradskandidat ved University of South Florida (USF) i Tampa og førsteforfatter av en artikkel om denne oppførselen. «De er i stand til å snu. De er i stand til å snu seg selv om de går opp ned. De er i stand til å opprettholde den fallskjermhoppingsstillingen og på en måte pumpe halen opp og ned for å gjøre horisontale manøvrer. Kontrollnivået er bare imponerende.»
Luftbehendigheten til den såkalte vandrende salamanderen (Aneides vagrans) ble avslørt av høyhastighets videoopptak tatt i en vindtunnel ved[{” attribute=””>University of California, Berkeley, where the salamanders were nudged off a perch into an upward moving column of air, which simulates free fall.
The wandering salamander, Aneides vagrans, is about 4 inches (10 centimeters) long and lives its entire life in the crowns of redwood trees more than 150 feet above the ground. Researchers discovered that it has adapted to its high-rise lifestyle by developing the ability to parachute and glide when falling. Credit: Christian Brown
“What struck me when I first saw the videos is that they (the salamanders) are so smooth — there’s no discontinuity or noise in their motions, they’re just totally surfing in the air,” said Robert Dudley, UC Berkeley professor of integrative biology and an expert on animal flight. “That, to me, implies that this behavior is something deeply embedded in their motor response, that it (falling) must happen at reasonably high frequencies so as to effect selection on this behavior. And it’s not just passive parachuting, they’re not just skydiving downwards. They’re also clearly doing the lateral motion, as well, which is what we would call gliding.”
The behavior is all the more surprising because the salamanders, aside from having slightly larger foot pads, look no different from other salamanders that aren’t aerially maneuverable. They have no skin flaps, for example, that would tip you off to their parachuting ability.
Høyhastighetsvideo avslører en stor forskjell i hvordan salamandere reagerer på fall. Mens bakkelevende (ikke-arboreale) salamandere virker hjelpeløse under fritt fall i en vertikal vindtunnel, manøvrerer arboreale salamandere selvsikkert. Dette tyder på at treboerne har tilpasset seg rutinemessige fall, og kanskje bruker fall som en måte å raskt bevege seg rundt i kalesjene til verdens høyeste trær. De hvite flekkene er papirskiver festet med vann for å spore bevegelsen til hodet, kroppen og halen. Kreditt: Video produsert av Roxanne Makasdjian med opptak fra Christian Brown
«Vandrende salamandere har store føtter, de har lange bein, de har aktive haler. Alle disse tingene egner seg til luftadferd. Men alle bare antok at det var for klatring, fordi det er det de bruker disse funksjonene til når vi ser på dem, sa Brown. “Så, det er egentlig ikke en dedikert aerodynamisk kontrollflate, men den fungerer som begge deler. Det hjelper dem å klatre, og det ser ut til å hjelpe dem å hoppe i fallskjerm og gli også.»
Blant spørsmålene forskerne håper å svare på i fremtidig forskning er hvordan salamandere klarer å hoppe i fallskjerm og manøvrere uten åpenbare anatomiske tilpasninger til gliding og om mange andre dyr med lignende luftferdigheter aldri har blitt lagt merke til før.
«Salamandere er trege, du tenker ikke på at de har spesielt raske reflekser. Det er livet i sakteveien. Og flykontroll handler om rask respons på dynamiske visuelle signaler og å kunne målrette og orientere og endre kroppsposisjonen din, sa Dudley. “Så, det er bare litt rart. Hvor ofte kan dette skje, uansett, og hvordan kan vi vite det?»
Et papir som beskriver oppførselen ble publisert 23. mai 2022 i tidsskriftet Nåværende biologi.
Livet i kalesjen
Ved å bruke vindtunnelen sammenlignet Brown og UC Berkeley-student Erik Sathe gli og fallskjermhopping. A. vagrans – voksne er omtrent 4 tommer (10 centimeter) fra snute til halespissen – med evnene til tre andre salamanderarter som er hjemmehørende i Nord-California, hver med varierende grad av arboreality – det vil si tilbøyeligheten til å klatre eller leve i trær. Den vandrende salamanderen, som sannsynligvis tilbringer hele livet i et enkelt tre, beveger seg opp og ned, men aldri berører bakken, var den mest dyktige fallskjermhopperen. En beslektet art, den såkalte arboreal salamander, A. lugubrissom lever i kortere trær, som eik, var nesten like effektiv til å hoppe i fallskjerm og glide.
To av de minst trelevende salamanderne — Ensatina eschscholtziien skogbunnboende salamander, og A. flavipunctatus, den flekkete svarte salamanderen, som av og til klatrer i trær – flakset i hovedsak ineffektivt i de få sekundene de var luftbåren i vindtunnelen. Alle fire artene er pletodontid, eller lungeløse, salamandere, den største familien av salamandere og for det meste funnet på den vestlige halvkule.
Aneides vagrans hopper i fallskjerm i en vertikal vindtunnel med en lufthastighet som omtrent tilsvarer dyrets endehastighet. Kreditt: Christian Brown
«De to minst treplante artene flakser mye rundt. Vi kaller det ineffektiv, bølgende bevegelse fordi de ikke glir, de beveger seg ikke horisontalt, de bare svever i vindtunnelen og flipper ut,» sa Brown. “De to mest treplante artene har faktisk aldri flakset.”
Brown møtte disse salamanderne mens han jobbet i Californias Humboldt og Del Norte fylker med ideelle organisasjoner og universitetsverngrupper som merker og sporer dyrene som lever i redwood baldakinen, først og fremst i gammel skog rundt 150 fot fra bakken. Ved å bruke tau og ascenders klatrer biologene regelmessig i redwoodskogene – den høyeste av disse stiger til en høyde på 380 fot – for å fange og markere vandrende salamandere. I løpet av de siste 20 årene, som en del av et prosjekt ledet av James Campbell-Spickler, nå direktør for Sequoia Park Zoo i Eureka, oppdaget forskerne at de fleste av deres merkede salamandere kunne finnes i det samme treet år etter år, selv om kl. forskjellige høyder. De lever først og fremst i bregnematter som vokser i duff, det råtnende vegetabilske materialet som samler seg i krysset mellom store grener. Brown sa at få markerte vandrende salamandere fra redwood baldakinen er funnet på bakken, og de fleste av dem ble funnet døde.
Brown la merke til, da han tok dem opp for å merke dem, at salamanderne var raske til å hoppe ut av hendene hans. Selv et lett trykk på en gren eller en skygge som passerte i nærheten var nok til å få dem til å hoppe fra redwood-baldakinen. Gitt deres beliggenhet høyt over skogbunnen, var deres nonsjalante sprang opp i løse luften overraskende.
A. vagrans hopping. Kreditt: Christian Brown
“De hopper, og før de i det hele tatt er ferdige med tåen, har de forbenene spredt utover, og de er klare til å gå,” sa han. “Så hoppet og fallskjermen er veldig tett knyttet sammen. De overtar stillingen umiddelbart.”
Da han henvendte seg til Dudley, som har studert slik oppførsel hos andre dyr, inviterte han Brown til å bringe noen av salamanderne inn i vindtunnelen hans for å registrere oppførselen deres. Ved å bruke et høyhastighets videokamera som tok 400 bilder per sekund, filmet Brown og Sathe salamanderne så lenge de fløt på luftsøylen, noen ganger opptil 10 sekunder.
De analyserte deretter rammene for å bestemme dyrenes stilling i luften og for å utlede hvordan de brukte bena, kroppene og halene for å manøvrere. De falt typisk i en bratt vinkel, bare 5 grader fra loddrett, men basert på avstandene mellom grenene i kronene på redwoods vil dette vanligvis være tilstrekkelig til at de når en gren eller stamme før de treffer bakken. Fallskjermhopping reduserte hastigheten for fritt fall med omtrent 10 %.
Brown mistenker at luftferdighetene deres utviklet seg til å håndtere fall, men har blitt en del av deres atferdsrepertoar og kanskje deres standardmetode for nedstigning. Han og USF undergraduate Jessalyn Aretz fant for eksempel ut at det å gå nedover var mye vanskeligere for salamanderen enn å gå på en horisontal gren eller opp en stamme.
“Det tyder på at når de vandrer, går de sannsynligvis på flate overflater, eller de går oppover. Og når de går tom for habitat, ettersom den øvre baldakinen blir tørrere og tørrere, og det ikke er noe annet for dem der oppe, kunne de bare falle tilbake til de bedre habitatene,» sa han. «Hvorfor gå ned igjen? Du er sannsynligvis allerede utslitt. Du har brent all energien din, du er en liten salamander på 5 gram, og du har nettopp klatret opp i det høyeste treet på jorden. Du kommer ikke til å snu og gå ned – du skal ta gravitasjonsheisen.»
Brown ser A. vagrans som enda et plakatbarn for gammelskog som er beslektet med flekkugle fordi den først og fremst finnes i kronene til de høyeste og eldste redwoodskogene, men også i douglasgran og sitkagran.
“Denne salamanderen er et plakatbarn for den delen av redwoodskogen som nesten var helt tapt for hogst – baldakinsverdenen. Det er ikke der i disse nyvekstskogene skapt av hogstbedrifter,” sa han. “Kanskje det ville hjelpe ikke bare innsatsen for å bevare redwoods, men restaurere redwoods, slik at vi faktisk kunne få baldakinøkosystemer. Å restaurere redwoods til punktet av bregnematter, til punktet av salamandere i baldakinen – det ville være en ny bar for bevaring.”
I mellomtiden har denne beboeren av gammel skog mye å fortelle oss om evolusjon og kanskje opprinnelsen til flukt, sa Dudley.
“Det (gliding) er en nyhet, noe uventet i en ellers godt studert gruppe dyr, men det illustrerer hvor haster dyr som lever i trær må utvikle luftkapasitet, selv om de ikke har vinger,” Dudley sa. “Fly, i betydningen kontrollert luftadferd, er veldig vanlig. De kontrollerer kroppsholdningen sin, og de beveger seg sideveis. Dette disponerer mange, mange ting som lever i trær for til slutt å utvikle en flaksende flukt, som sannsynligvis er vanskelig å utvikle og hvorfor den bare har dukket opp tre ganger på planeten i dag.»
Referanse: “Gliding and fallskjermhopping av arboreal salamanders” av Christian E. Brown, Erik A. Sathe, Robert Dudley og Stephen M. Deban, 23. mai 2022, Nåværende biologi.
DOI: 10.1016/j.cub.2022.04.033
Medforfattere av artikkelen sammen med Brown og Dudley er Sathe og Stephen Deban, professor i integrativ biologi ved University of South Florida.