¿Cómo puedo hacer un insecto bípedo?

Las cucarachas pueden correr de forma bípeda.

Exp. J. Biol. 156, 215-231 (1991) MECÁNICA DE UN INSECTO QUE CORRE RÁPIDAMENTE: LOCOMOCIÓN DE DOS, CUATRO Y SEXO PATAS POR ROBERT J. FULL Y MICHAEL S. TU

imagen de http://www.berkeley.edu/news/media/releases/2002/09/rfull/locomotion.html

(Otra extraña congruencia entre el mundo de los insectos y el nuestro: a la máxima velocidad, la cucaracha en realidad se levanta sobre sus patas traseras, que son más largas que las patas delanteras y medias, y corre erguida, como un velocista humano. La cucaracha también es la el insecto terrestre más rápido del mundo, capaz de correr el equivalente humano a 200 millas por hora, como los estudiantes de Full disfrutaron informando al Libro Guinness de los Récords Mundiales).

Curiosamente, es cuando la cucaracha corre realmente rápido que se vuelve bípeda. Bipedal es su engranaje superior. Mira cuánto se inclina hacia adelante.

Debo decir que me decepcionó no poder encontrar videos de las cucarachas corriendo bípedos. ¡Dr. Full, es hora de representar a su laboratorio!

En cualquier caso, cucarachas de 2 patas de alta velocidad. Tal vez tu insecto bípedo va rápido a todas partes. Se me ocurre que un insecto con alas podría extenderlas para ofrecer resistencia contra la parte superior del cuerpo que cae hacia adelante (a costa de cierta velocidad). Las alas también serían una buena manera de frenar.

Respuesta corta
Insecta no está diseñado para la locomoción bípeda.

Fondo
El truco de insecta es que seis patas permiten la locomoción mientras mantiene 3 extremidades en el suelo en todo momento (Fig. 1). Esta marcha trípode es el resultado directo de tener seis apéndices (Lanham, 1951) . Es importante destacar aquí que la locomoción de un animal pequeño encerrado en un exoesqueleto rígido no es efectiva con menos de 3 pares de patas . Los insectos generalmente caminan levantando las dos patas externas de un lado y la del medio del otro lado, barriéndolas hacia adelante y colocándolas juntas. De ahí que los insectos apoyen sus estructuras rígidas con un trípode en todo momento. Los trípodes se encuentran entre las configuraciones más estables y nunca se tambalean (¿por qué diablos las mesas tienen 4 patas?) (Lanham, 1951) .

Tenga en cuenta que la mantis religiosa está estacionaria cuando reza (caza) mientras que usa las seis extremidades cuando se mueve. El escarabajo pelotero es una excepción fascinante; cuando hace rodar una bola de estiércol parece que usa sólo dos piernas para caminar y cuatro para rodar el estiércol (Fig. 2); sin embargo, las cuatro patas también están en contacto constante con la pelota, por lo que el trípode sigue vigente, aunque en dos planos diferentes en este insecto excepcional. Además, "hacen trampa" usando la cabeza para mantener el equilibrio (Fig. 2).

Además, aunque reconozco la falacia inherente a pensar que la ausencia de evidencia no es evidencia de ausencia , no pude encontrar evidencia de que los insectos tengan un sistema vestibular, o un sistema de equilibrio de control equivalente.

En los mamíferos, por ejemplo, el oído interno alberga el sistema vestibular que registra la aceleración en cualquier dirección a través de los canales semicirculares y el sistema de otolitos.

En total, dado su exoesqueleto rígido y la ausencia de un sistema de equilibrio hasta donde yo sé, diría que los insectos simplemente no están diseñados para la locomoción bípeda.

Una de las respuestas menciona correr cucarachas; de hecho lo hacen, al igual que algunas especies de lagartos cuando están en peligro. Esto, sin embargo, es una cuestión de breves ráfagas de actividad locomotora rápida y no es su forma habitual de moverse. La marcha bípeda simplemente se mantiene a través de la velocidad y no se puede sostener durante mucho tiempo y no se puede usar más que corriendo en una línea más o menos recta.

^{Fig. 1. La locomoción de los insectos se asemeja a un trípode doble. Los insectos tienen un modo de andar cíclico que consta de dos fases, la fase de postura y la fase de balanceo. La fase de apoyo es la brazada de potencia, empuja el cuerpo hacia adelante en la dirección del desplazamiento mientras la pierna permanece en el suelo. En esta fase se utilizan tres patas formando un trípode con la pata delantera y la pata trasera en un lado del cuerpo y la pata del medio en el otro lado. Esta formación es la razón por la que este paso se conoce como paso trípode. Fuente: Robótica de insectos .}

^{Fig. 2. Escarabajo estercolero. fuente: Phys.org}

<sup>Referencia
- Lanham, Science (1951); 113 (2946): 663</sup>

El movimiento bípedo es semi raro en el reino animal.

pocos mamíferos pueden siquiera hacerlo, y aún menos son puramente bípedos (humanos y canguros). Pocos reptiles lo lograron y en su mayoría se extinguieron (excepto el lagarto de Jesús). Un patrón común entre todos ellos es la especialización o minificación (T-Rex) de la parte superior de las piernas en brazos y la especialización de la parte inferior de las piernas en piernas más robustas y capaces. Con esto en mente, hay algunos ejemplos en el mundo de los insectos que se acercan a esta tendencia.

Saltamontes

Estos muchachos tienen patas traseras especializadas capaces de impulsar todo su cuerpo hacia adelante con su propio poder. Si tuvieran que caminar bípedos, estas piernas podrían proporcionar la fuerza para hacerlo.

Mantis religiosa

Aquí se empieza a ver la postura erguida de los bípedos y la especialización de las piernas adelantadas en brazos.

Entonces, para responder a su pregunta de una manera. Podría ver la combinación de los rasgos de mantis y saltamontes para crear una estructura capaz de movimiento bípedo. Esto no es factible para los insectos simplemente porque saltar y volar a menudo se logran más fácilmente y ofrecen más alcance y capacidad, pero es físicamente posible.

No te preocupes tanto por el aspecto de los insectos terrestres. Estás "evolucionando" algo de esos bichos. Entonces, veamos el primer problema: ¿qué necesitas para la locomoción bípeda?

Balance

Necesita algo que proporcione el "giroscopio" que mantiene la criatura en posición vertical. Para los humanos , eso es una combinación de...

• Nuestros oídos internos (presión del aire),

• Vista (alineación visual con el entorno),

• Toque (calor y movimiento del aire),

y una gran cantidad de otros sistemas, todos "detectando" qué tan "erguidos" somos (basados ​​en el control "Quiero hacer esto" del cerebro). El resultado son cambios musculares que nos colocan en la posición que queremos (p. ej., "verticales").

Entonces, ante todo, debe pensar en cómo su insecto objetivo evolucionaría esos sistemas básicos (no se preocupe demasiado por los detalles, está buscando "lo suficientemente bueno" para que los lectores puedan suspender su incredulidad ... no tan Los doctores pueden asentir con la cabeza de acuerdo en que usted predijo correctamente un millón de años de evolución).

Objetivo: ¿cómo crearía el insecto su "giroscopio" interno? Si todavía tiene su exoesqueleto, entonces deberá compensar la pérdida del tacto (pero, por ejemplo, puede compensarlo desarrollando la capacidad de detectar una tensión diminuta contra los músculos de las articulaciones).

Control muscular delicado

Sin ayuda electrónica, realmente no podemos detectar la gran cantidad de correcciones musculares que ocurren momento a momento para mantenernos en la posición que queremos (bueno, cuando estás de puntillas tratando de encender una bombilla con las puntas de tus dedos se nota...). Sin embargo, esos ajustes son necesarios. El problema básico con los insectos es que la mayoría de esas extremidades tienen muy pocos músculos (o cualquier cosa blanda que usen para crear contracciones básicas). Pueden desarrollar músculos/squishy-goo de tal manera que puedan, pero eso significa...

Articulaciones Giratorias

Aquí está el siguiente problema. El equilibrio requiere que las partes flexibles se ajusten en muchas direcciones diferentes. Si lo piensa, los dedos de los pies, los tobillos, las rodillas, las caderas, la columna vertebral y los hombros deben hacer pequeños ajustes para mantenerlo erguido. Casi todo en esos malditos bichos tiene surcos de baqueta. Ahora, exoesqueletos significa que no hay huesos internos. Eso está bien (... más o menos) si desarrollamos una "piel" realmente dura que pueda articular mejor las articulaciones y permitir un mayor rango (y un rango más sutil) de movimiento.

Quizás su mayor desafío aquí serán las correcciones de lado a lado. Imagina (probablemente porque vi la foto en otra publicación) un saltamontes de pie. La capacidad de sus patas para "rotar" hacia adelante (y, con la evolución, hacia atrás) cubre la mitad del problema, pero el diseño básico significa una corrección de lado a lado muy limitada. Si empujas su "hombro", podría caerse porque no puede hacer nada al respecto. Sin una estructura ósea interna para las caderas, nuestro amigo podría necesitar un "tubo" corto pero resistente que se extienda desde el abdomen hasta la pierna, dándole un poco más de separación del cuerpo y, por lo tanto, un mayor rango de movimiento de lado a lado.

Los músculos del "otro lado"

Otra cosa que necesitarán sus insectos son músculos en el "otro lado" del "hueso". Los humanos tienen músculos, por ejemplo, en la parte delantera y trasera de la pierna. Esos músculos trabajan juntos para mantenerte erguido. También te permiten moverte tanto hacia atrás como hacia adelante.

Los insectos pueden hacer esto (los escarabajos y las arañas son mejores que la mayoría, los saltamontes lo apestarían) porque las patas tienden a estar diseñadas para solo uno o dos movimientos. Sin embargo, si pensamos en el "squishy goo" como sistema hidráulico, entonces todo lo que necesita básicamente ya está allí: solo necesita un mejor sistema de bombeo que pueda avanzar y retroceder con precisión el fluido, por así decirlo.

Objetivos: articulaciones y "músculos" (también conocido como hidráulica, me gusta la idea).

Dale a tu insecto estas habilidades y, aunque la linda criatura no será el mejor bailarín del mundo, será capaz de moverse bípedamente.

Tomando un bípedo existente como un humano, ¿por qué y cómo le pondrías brazos y alas extra a un humano? El diseño anatómico real va a ser bastante similar, son solo los detalles de la superficie los que dicen "bicho" o "mamífero" o "pájaro" para el caso.

En cuanto a algunas notas sobre un diseño real; Por mi dinero no quieres cuatro brazos sino dos pares de brazos, un buen par para trabajos de detalle y un par pesado para proyectos de fuerza bruta. Iría con varios pares de alas dispuestas en la parte posterior del torso también, piense en una libélula en lugar de un ángel. Una cola puede o no ser útil para equilibrar grandes pesos, etc. Ese es un argumento que puede ir en ambos sentidos cuando se habla de especies tecnológicas versus necesidad evolutiva.

Ahora puede haber un problema con el tamaño, los verdaderos insectos no tienen pulmones; tienen algo más parecido a las branquias que usan aire en lugar de agua como fluido de trabajo. Por lo tanto, están muy estrictamente limitados en su tamaño máximo por los niveles de oxígeno, los insectos modernos tienen un máximo de 71 o 115 gramos, según las definiciones que se utilicen.

Para empezar, hay pocos insectos que no tengan ese abdomen tan largo, y eso es realmente lo que recibe apoyo en algo como una mantis. Supongo que queremos mantener esta función, ya que realmente es el indicador visual de "insecto". Si queremos que esté sostenido por dos patas, deben ser voluminosas como las de un grillo, pero probablemente no estén hechas para saltar, ya que también deben ser largas.

Caminar erguido con esa configuración me parece que también requeriría la delgada parte superior del cuerpo de la mantis. Sin embargo, tengo un pequeño problema con la idea de "brazos" especializados que se doblan como "piernas". No parece el tipo de cosa que podría pasar. Realmente depende del tipo de brazos/manos que quieras que tengan estas criaturas.

Creo que en lugar de correr con todas las piernas a una mayor velocidad, sugeriría que las patas traseras sean extremadamente buenas para correr, y las junten de tal manera que el insectoide pueda inclinarse hacia adelante para lograr la máxima aerodinámica mientras corre. La parte superior de los brazos, en ese caso, podría usarse para contrarrestar la parte superior liviana.

Tu especie me recordó a los mántides del universo de Warcraft. Son una raza de insectos que tienen más de 4 extremidades y son bípedos. Pueden volar y sus cuerpos pueden sostenerlos caminando hacia arriba.

Si lo de no volar es importante, puedes hablar de cómo sus alas se atrofiaron a medida que avanzaba su inteligencia o civilización.

La página wiki es limitada, por lo que puede buscar en Google para obtener más información y también buscar videos de las mazmorras Mantid relacionadas en YouTube para ver cómo funcionan sus animaciones y obtener algunas ideas.