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TED2004

Sheila Patek: The shrimp with a kick!

シーラ・パテク: 痛快なエビの一撃

Filmed
Views 1,149,195

生物学者、シーラ・パテクがシャコの捕食攻撃を測定した彼女の研究に関してお話します。この動きは動物の世界では最も速い動きの一つで、毎秒20,000フレームのカメラが使用されました。

- Biologist, biomechanics researcher
Biologist Sheila Patek is addicted to speed -- animal speed. She's measured the fastest animal movements in the world, made by snail-smashing mantis shrimp and the snapping mandibles of trap-jaw ants. Full bio

If you'd like to learn how to play the lobster, we have some here.
ロブスターの扱い方を知りたければ
00:25
And that's not a joke, we really do.
ここにありますよ 本当です
00:28
So come up afterwards and I'll show you how to play a lobster.
後で来ていただければ
扱い方を教えてあげます
00:30
So, actually, I started working on what's called the mantis shrimp
本当は 私は数年前から
音を発する
00:33
a few years ago because they make sound.
シャコについて
研究を始めています
00:37
This is a recording I made of a mantis shrimp
これがカリフォルニア沖に生息する
00:40
that's found off the coast of California.
シャコの発する音の録音です
00:42
And while that's an absolutely fascinating sound,
まったくもって素晴らしい
音なのですが
00:55
it actually turns out to be a very difficult project.
この研究は難しいプロジェクトになりました
00:58
And while I was struggling to figure out how and why mantis shrimp,
そして シャコ もしくは口脚目が
音を出すメカニズムと理由の解明に
01:01
or stomatopods, make sound, I started to think about their appendages.
苦しんでいる時に
ふと彼らの脚に関して考えました
01:06
And mantis shrimp are called "mantis shrimp" after the praying mantises,
このシャコはカマキリのように
捕食のための
01:10
which also have a fast feeding appendage. And I started to think,
素早い手足を持つため「カマキリエビ」
と呼ばれています
01:13
well, maybe it will be interesting, while listening to their sounds,
音の研究のついでに
この素早い捕食攻撃を
01:17
to figure out how these animals generate very fast feeding strikes.
どのように繰り出しているのか
探りたくなりました
01:20
And so today I'll talk about the extreme stomatopod strike,
そこで今日はシャコが繰り出す
強烈な一撃について話します
01:23
work that I've done in collaboration with Wyatt Korff and Roy Caldwell.
これはワイアット・コーフと
ロイ・コールドウェルとの共同研究です
01:27
So, mantis shrimp come in two varieties:
さて シャコには二つのタイプがあります
槍型と粉砕型です
01:30
there are spearers and smashers.
さて シャコには二つのタイプがあります
槍型と粉砕型です
01:33
And this is a spearing mantis shrimp, or stomatopod.
そしてこれが槍型の
シャコ(口脚目)です
01:35
And he lives in the sand, and he catches things that go by overhead.
彼らは砂の中に住み
上を通る獲物を捕食します
01:38
So, a quick strike like that. And if we slow it down a bit,
このような素早い一撃で
そしてスローで再生してみましょう
01:43
this is the mantis shrimp -- the same species --
これは同じ種類のシャコです
01:48
recorded at 1,000 frames a second,
1秒1000フレームで撮影して
01:50
played back at 15 frames per second.
1秒15フレームで再生しています
01:52
And you can see it's just a really spectacular extension of the limbs,
見て頂ければわかりますように
素晴らしい脚の伸びですよね
01:54
exploding upward to actually just catch
私の用意した 餌用のエビを
捕まえるために
02:00
a dead piece of shrimp that I had offered it.
上に向かって爆発してるようです
02:03
Now, the other type of mantis shrimp is the smasher stomatopod,
シャコのもう一つのタイプは
粉砕型口脚目ですが
02:05
and these guys open up snails for a living.
彼らは貝類の殻を壊して
食べています
02:10
And so this guy gets the snail all set up and gives it a good whack.
このように貝を設置して
強烈なパンチをお見舞いします
02:13
(Laughter)
(笑)
02:18
So, I'll play it one more time.
もう1度再生します
02:19
He wiggles it in place, tugs it with his nose, and smash.
貝を揺り動かして移動し
鼻を使って少し引いて 叩きます
02:21
And a few smashes later, the snail is broken open, and he's got a good dinner.
数回のパンチで 殻は砕け
彼はご馳走にありつけました
02:25
So, the smasher raptorial appendage can stab with a point at the end,
この粉砕型の捕脚は
先端を使って刺すこともできれば
02:32
or it can smash with the heel.
踵で叩くこともできます
02:36
And today I'll talk about the smashing type of strike.
今日はこの叩く攻撃について話します
02:38
And so the first question that came to mind was,
私の頭をよぎった最初の疑問は
この足の動くスピードです
02:41
well, how fast does this limb move?
私の頭をよぎった最初の疑問は
この足の動くスピードです
02:43
Because it's moving pretty darn fast on that video.
ビデオで見る限り
ものすごい速さです
02:46
And I immediately came upon a problem.
私はすぐに一つの壁に
ぶち当たりました
02:49
Every single high-speed video system in the biology department
バークレーの生物学科が持つ
ハイスピード用の
02:52
at Berkeley wasn't fast enough to catch this movement.
ビデオカメラは
この動きを捉えるには遅すぎたのです
02:55
We simply couldn't capture it on video.
単純に撮れませんでした
02:59
And so this had me stymied for quite a long period of time.
これにより しばらく
困った状態に陥ってましたが
03:01
And then a BBC crew came cruising through the biology department,
ある日 BBCの方が
生物学における
03:04
looking for a story to do about new technologies in biology.
新技術の話を求めて
うちの生物学科にやってきました
03:07
And so we struck up a deal.
そこで一つ取引を持ちかけました
03:12
I said, "Well, if you guys rent the high-speed video system
「この動きを捉えきれるような
03:14
that could capture these movements,
ハイスピードビデオカメラを
03:16
you guys can film us collecting the data."
貸していただければ
研究を撮ってもいい」と
03:18
And believe it or not, they went for it. (Laughter)
なんと 成立しました
(笑)
03:21
So we got this incredible video system. It's very new technology --
なので 私たちは素晴らしい
ビデオシステム なんと1年前に
03:23
it just came out about a year ago --
出たばかりの最新技術を手に入れ
03:27
that allows you to film at extremely high speeds in low light.
ものすごく速い動きを
光の少ない中でも撮れるようになりました
03:29
And low light is a critical issue with filming animals,
少ない光は動物を撮る上で重要です
03:34
because if it's too high, you fry them. (Laughter)
強すぎると焼いてしまいますからね
(笑)
03:36
So this is a mantis shrimp. There are the eyes up here,
さて これがシャコになります
ここに目があり そして
03:39
and there's that raptorial appendage, and there's the heel.
ここに捕脚があり これが踵です
03:44
And that thing's going to swing around and smash the snail.
この踵を振って
貝に打撃を与えます
03:47
And the snail's wired to a stick,
撮影しやすくするために
貝は棒に縛り上げています そして
03:50
so he's a little bit easier to set up the shot. And -- yeah.
撮影しやすくするために
貝は棒に縛り上げています そして
03:51
(Laughter)
(笑)
03:55
I hope there aren't any snail rights activists around here.
ここに貝の愛護団体が
いないといいのですが…
03:57
(Laughter)
(笑)
04:00
So this was filmed at 5,000 frames per second,
さて この映像は毎秒
5,000フレームで撮影しました
04:02
and I'm playing it back at 15. And so this is slowed down 333 times.
そして毎秒15フレームで再生しています
なので333倍遅くしています
04:07
And as you'll notice, it's still pretty gosh darn fast
見たらわかりますが
それでもかなり速いです
04:12
slowed down 333 times. It's an incredibly powerful movement.
333倍遅くしているんですよ
すごく力強い動きですよね
04:15
The whole limb extends out. The body flexes backwards --
脚は伸びきって
体がのけ反っています
04:19
just a spectacular movement.
ただただ素晴らしい動きです
04:22
And so what we did is, we took a look at these videos,
そして私たちはこのビデオから
04:25
and we measured how fast the limb was moving
最初の疑問を解明するために
04:27
to get back to that original question.
脚が動く速さを測定しました
04:29
And we were in for our first surprise.
そして最初の驚きに出会いました
04:31
So what we calculated was that the limbs were moving
私たちの計算では
この脚の動きの最高速度は
04:34
at the peak speed ranging from 10 meters per second
毎秒10メートルから なんと
04:37
all the way up to 23 meters per second.
23メートルだったのです
04:39
And for those of you who prefer miles per hour,
もし時速で言った方がよければ
04:41
that's over 45 miles per hour in water. And this is really darn fast.
水の中で時速72キロになります
ものすごく速いですよね
04:43
In fact, it's so fast we were able to add a new point
実は あまりにも速いために
動物の動きのスペクトラムに
04:48
on the extreme animal movement spectrum.
新しい点を追加することになりました
04:52
And mantis shrimp are officially the fastest measured feeding strike
そしてシャコは公式に
全動物中 最も速い
04:55
of any animal system. So our first surprise.
捕食攻撃を持つことになったのです
ビックリでした
04:58
(Applause)
(拍手)
05:02
So that was really cool and very unexpected.
これはすごく面白くて
意外な発見でした
05:03
So, you might be wondering, well, how do they do it?
では どうしたら
こんな事が出来るのか?
05:06
And actually, this work was done in the 1960s
実は 1960年代に有名な生物学者
マルコム・バローズが研究をしていました
05:09
by a famous biologist named Malcolm Burrows.
実は 1960年代に有名な生物学者
マルコム・バローズが研究をしていました
05:12
And what he showed in mantis shrimp is that they use
それによれば シャコは
「歯止め機構」もしくは
05:14
what's called a "catch mechanism," or "click mechanism."
「クリック止め」と呼ばれるものを
使っています
05:17
And what this basically consists of is a large muscle
これは基本的に 収縮に
長時間かかる大きな筋肉と
05:20
that takes a good long time to contract,
それに伴うどのような動きも防ぐ
ラッチから成り立っています
05:24
and a latch that prevents anything from moving.
それに伴うどのような動きも防ぐ
ラッチから成り立っています
05:26
So the muscle contracts, and nothing happens.
筋肉は収縮しますが何も起きません
05:29
And once the muscle's contracted completely, everything's stored up --
そして筋肉が収縮しきったら
力が溜まって
05:31
the latch flies upward, and you've got the movement.
ラッチが上に外れ
捕食攻撃の動作になります
05:34
And that's basically what's called a "power amplification system."
これが「パワー増幅システム」
と呼ばれるものです
05:38
It takes a long time for the muscle to contract,
筋肉の収縮には長時間かかり
05:41
and a very short time for the limb to fly out.
短時間で脚が伸び切ります
05:43
And so I thought that this was sort of the end of the story.
これで説明はついたかと思いました
05:45
This was how mantis shrimps make these very fast strikes.
これがシャコがとても速い攻撃
を繰り出す方法だと
05:48
But then I took a trip to the National Museum of Natural History.
しかし 私が国立自然史博物館を
訪れた時
05:52
And if any of you ever have a chance,
ちなみに もし行くことがあれば
05:56
backstage of the National Museum of Natural History
この博物館の裏側には
05:58
is one of the world's best collections of preserved mantis shrimp. And what --
世界一のシャコの標本の
コレクションがあります そして--
06:00
(Laughter)
(笑)
06:04
this is serious business for me.
ちゃんとした仕事なんですよ 私には
06:05
(Laughter)
(笑)
06:07
So, this -- what I saw, on every single mantis shrimp limb,
そこで私が見つけたのは
槍型 粉砕型に関わらず
06:08
whether it's a spearer or a smasher,
全てのシャコの脚の
06:13
is a beautiful saddle-shaped structure
上部に存在する 美しい
06:15
right on the top surface of the limb. And you can see it right here.
鞍の様な構造です
ここの部分のことです
06:17
It just looks like a saddle you'd put on a horse.
馬につける鞍にそっくりです
06:21
It's a very beautiful structure.
非常に美しい構造です
06:23
And it's surrounded by membranous areas. And those membranous areas
そしてこの構造は膜質の部分に
囲まれています ということは
06:25
suggested to me that maybe this is some kind of dynamically flexible structure.
この鞍の様な構造は 動的で
柔軟なものだと私は考えました
06:30
And this really sort of had me scratching my head for a while.
この発見はしばらく私の
頭を悩ませました
06:34
And then we did a series of calculations, and what we were able to show
その後 一連の計算を行って
我々が示せたのは
06:37
is that these mantis shrimp have to have a spring.
シャコ達にはバネのような
ものが必要だということです
06:41
There needs to be some kind of spring-loaded mechanism
私たちが観察した程の
力を スピードを
06:45
in order to generate the amount of force that we observe,
システム全体のアウトプットを
06:48
and the speed that we observe, and the output of the system.
生み出すには
バネに力をためる必要があります
06:50
So we thought, OK, this must be a spring --
そこで私たちは これがバネだと
考えました
06:53
the saddle could very well be a spring.
鞍はバネになりえると
06:56
And we went back to those high-speed videos again,
ハイスピードビデオに戻ると
06:58
and we could actually visualize the saddle compressing and extending.
実際にこの鞍が縮み その後
伸びているのが見えました
07:00
And I'll just do that one more time.
もう1回お見せします
07:06
And then if you take a look at the video --
そしてビデオをみて頂くと
07:09
it's a little bit hard to see -- it's outlined in yellow.
少し見づらいです 黄色の部分が鞍で
実際に攻撃の最中
07:11
The saddle is outlined in yellow. You can actually see it
少し見づらいです 黄色の部分が鞍で
実際に攻撃の最中
07:13
extending over the course of the strike, and actually hyperextending.
この鞍が伸びる
それも過度に伸びるのが見えます
07:15
So, we've had very solid evidence showing
なので 私たちはこの鞍の様な
07:19
that that saddle-shaped structure actually compresses and extends,
構造が実際に伸縮しているという
確固たる証拠を手に入れました
07:21
and does, in fact, function as a spring.
そして実際にバネのように働きます
07:25
The saddle-shaped structure is also known as a "hyperbolic paraboloid surface,"
鞍のような形は 「双曲的放物面」
もしくは「鞍型曲面」
07:27
or an "anticlastic surface."
としても知られています
07:32
And this is very well known to engineers and architects,
建築家や技術者は この面が
07:34
because it's a very strong surface in compression.
収縮に対し非常に強い面だと
知っています
07:36
It has curves in two directions,
これには2方向に走る曲線
07:39
one curve upward and opposite transverse curve down the other,
上に曲がる線と それを横切る
下に曲がる線があります
07:41
so any kind of perturbation spreads the forces
それにより この様な構造では
07:44
over the surface of this type of shape.
如何なる摂動も
面上で分散されます
07:47
So it's very well known to engineers, not as well known to biologists.
なので技術者はよく知っていて
生物学者はそうでもないのですが
07:50
It's also known to quite a few people who make jewelry,
実は宝飾品を作る一部の人々にも
少ない材料で作れて
07:54
because it requires very little material
強いものが出来あがる
07:58
to build this type of surface, and it's very strong.
構造として知られています
08:01
So if you're going to build a thin gold structure,
薄い金の構造を作る時 形は
08:04
it's very nice to have it in a shape that's strong.
強いものにしておきたいですよね
08:06
Now, it's also known to architects. One of the most famous architects
また 建築家もよく知っています
非常に有名な建築家
08:08
is Eduardo Catalano, who popularized this structure.
エドワード・カタラノが
この構造を有名にしました
08:13
And what's shown here is a saddle-shaped roof that he built
これは彼が建築した鞍型の屋根で
08:16
that's 87 and a half feet spanwise.
87.5フィートの長さで
(26.7 メートル)
08:19
It's two and a half inches thick, and supported at two points.
厚さ2.5インチ(6.4 cm)
支えは2点だけです
08:23
And one of the reasons why he designed roofs this way is because it's --
そして彼がこのように
屋根を設計したのは 彼が
08:26
he found it fascinating that you could build such a strong structure
この様な強い構造を
少ない材料と少ない支えで
08:31
that's made of so few materials and can be supported by so few points.
作成できることに魅了されたからです
08:35
And all of these are the same principles that apply
この様な基本的な原理は
シャコの鞍型バネにも当てはまります
08:39
to the saddle-shaped spring in stomatopods.
この様な基本的な原理は
シャコの鞍型バネにも当てはまります
08:43
In biological systems it's important not to have a whole lot
生物学的なシステムを
組み上げる時に
08:45
of extra material requirements for building it.
無駄な材料を最低限に
抑えることは重要です
08:48
So, very interesting parallels between the biological
これは非常に興味深い
生物学と
08:51
and the engineering worlds. And interestingly, this turns out --
エンジニアリングとの間の類似でした
さらに興味深いことに
08:54
the stomatopod saddle turns out to be the first
シャコの鞍は最初に解明された
08:58
described biological hyperbolic paraboloid spring.
生物学的双曲的放物面の
バネとなりました
09:00
That's a bit long, but it is sort of interesting.
少し長いフレーズですが
面白いですよね
09:03
So the next and final question was, well, how much force
次の そして最後の質問は
シャコが
09:06
does a mantis shrimp produce if they're able to break open snails?
貝を壊し 開けるために
どれくらいの力を出しているかです
09:09
And so I wired up what's called a load cell.
そこで私はロードセルという
09:13
A load cell measures forces, and this is actually
小さな圧電素子である結晶の
09:15
a piezoelectronic load cell that has a little crystal in it.
入った計測装置を括り付けました
09:17
And when this crystal is squeezed, the electrical properties change
この結晶が押しつぶされると
加えられた力に比例して
09:20
and it -- which -- in proportion to the forces that go in.
電気的な特性が変化します
09:24
So these animals are wonderfully aggressive,
この動物は素晴らしく攻撃的で
09:26
and are really hungry all the time. And so all I had to do
いつもお腹を空かせているので
09:29
was actually put a little shrimp paste on the front of the load cell,
エビのペーストを少し
ロードセルの前に置けば
09:32
and they'd smash away at it.
それを叩いてくれます
09:35
And so this is just a regular video of the animal
そしてこれが この動物が
ロードセルを
09:37
just smashing the heck out of this load cell.
力いっぱい叩いている映像です
09:41
And we were able to get some force measurements out.
これで力の計測値を得ることが出来ました
09:44
And again, we were in for a surprise.
またまた驚きがありました
09:47
I purchased a 100-pound load cell, thinking,
私たちはこの大きさの動物だと
09:49
no animal could produce more than 100 pounds at this size of an animal.
100ポンド(45.4 kg)の力は出せないと思い
100ポンド用ロードセルを買いました
09:51
And what do you know? They immediately overloaded the load cell.
すぐに計測範囲外になりました
09:55
So these are actually some old data
これは私が1番小さい固体を
09:57
where I had to find the smallest animals in the lab,
探して取った古いデータで
09:59
and we were able to measure forces of well over 100 pounds
それでも100ポンド以上の力を
計測しました
10:01
generated by an animal about this big.
このぐらいの大きさの動物がです
10:04
And actually, just last week I got a 300-pound load cell
実際 つい先週 300ポンド用
10:07
up and running, and I've clocked these animals generating
ロードセルを手に入れた所
200ポンド以上の力が
10:09
well over 200 pounds of force.
測定されました
10:12
And again, I think this will be a world record.
これも 世界記録になると思います
10:14
I have to do a little bit more background reading,
もう少し調査しなければいけませんが
10:17
but I think this will be the largest amount of force produced
私はこれが動物が生み出す最も大きな
10:19
by an animal of a given -- per body mass. So, really incredible forces.
単位重量あたりの力になると思います
ものすごい力です
10:22
And again, that brings us back to the importance of that spring
これでまた 力をため
たくさんのエネルギーを
10:27
in storing up and releasing so much energy in this system.
放出することを可能にする
先ほどのバネが重要だと分かります
10:30
But that was not the end of the story.
しかし 話はここで終わりません
10:34
Now, things -- I'm making this sound very easy, this is actually a lot of work.
これらの研究は 簡単に話してますが
すごい仕事量です
10:36
And I got all these force measurements,
これらの研究は 簡単に話してますが
すごい仕事量です
10:39
and then I went and looked at the force output of the system.
そしてすべての計測値からシステムに
かかる力を見た時
10:41
And this is just very simple -- time is on the X-axis
これは単純に時間が横軸に
10:45
and the force is on the Y-axis. And you can see two peaks.
力が縦軸にあるグラフで
二つのピークがあります
10:48
And that was what really got me puzzled.
これは私を本当に悩ませました
10:51
The first peak, obviously, is the limb hitting the load cell.
最初のピークはもちろん
脚がセルを
10:55
But there's a really large second peak half a millisecond later,
叩いた時に出てきます その0.5ミリ秒後に
大きなピークがあり
10:58
and I didn't know what that was.
何だか見当もつきませんでした
11:04
So now, you'd expect a second peak for other reasons,
二つ目のピークが出る理由は
いくつか考えられますが
11:06
but not half a millisecond later.
0.5ミリ秒後にはありえません
11:09
Again, going back to those high-speed videos,
またハイスピードカメラの
11:11
there's a pretty good hint of what might be going on.
映像に戻ってみると
いいヒントがありました
11:13
Here's that same orientation that we saw earlier.
全て先ほどと同じ位置にあります
11:17
There's that raptorial appendage -- there's the heel,
ここが補脚で これが踵で
11:19
and it's going to swing around and hit the load cell.
これを振って ロードセルを叩きます
11:22
And what I'd like you to do in this shot is keep your eye on this,
そしてこの映像で
注目して頂きたいのはここ
11:25
on the surface of the load cell, as the limb comes flying through.
ロードセルの表面です
脚が飛んできて
11:28
And I hope what you are able to see is actually a flash of light.
そして一瞬光ったのが見えたでしょうか?
11:33
Audience: Wow.
聴衆:おお
11:38
Sheila Patek: And so if we just take that one frame, what you can actually see there
シェイラ・パテック:1フレーム抜き出して
実際にここの
11:40
at the end of that yellow arrow is a vapor bubble.
黄色い矢印の先に見えるのは
蒸気の泡です
11:44
And what that is, is cavitation.
これはキャビテーションです
11:47
And cavitation is an extremely potent fluid dynamic phenomenon
キャビテーションは非常に強力な
流体力学の現象で
11:49
which occurs when you have areas of water
水の流れる速度差が
大きくなるところで
11:53
moving at extremely different speeds.
生じます
11:56
And when this happens, it can cause areas of very low pressure,
この現象が起こると
圧力の低い部分が出てきて
11:58
which results in the water literally vaporizing.
文字通り 水が蒸発します
12:02
And when that vapor bubble collapses, it emits sound, light and heat,
そして蒸気の泡が崩壊すると
音 光 そして熱を放ちます
12:05
and it's a very destructive process.
これは非常に破壊的です
12:09
And so here it is in the stomatopod. And again, this is a situation
この現象をシャコが起こしており
これはまた技術者にとって
12:11
where engineers are very familiar with this phenomenon,
なじみのある現象です
ボートのプロペラを破壊しますからね
12:16
because it destroys boat propellers.
なじみのある現象です
ボートのプロペラを破壊しますからね
12:19
People have been struggling for years to try and design
人々は何年間も
この写真のように 文字通り
12:21
a very fast rotating boat propeller that doesn't cavitate
金属を摩耗させ 穴をあける
キャビテーションを起こさずに
12:24
and literally wear away the metal and put holes in it,
速く回転するボートのプロペラを
12:28
just like these pictures show.
設計するのに苦労してきました
12:30
So this is a potent force in fluid systems, and just to sort of take it one step further,
ですので これは液中では
とても強力な力で もう一歩踏み込んで
12:32
I'm going to show you the mantis shrimp approaching the snail.
シャコが貝を攻撃するところをお見せします
12:41
This is taken at 20,000 frames per second, and I have to give
これは毎秒20,000フレームで
撮影されました この映像は
12:44
full credit to the BBC cameraman, Tim Green, for setting this shot up,
全てBBCのカメラマン
ティム・グリーンによるものです
12:48
because I could never have done this in a million years --
私では1万年かかっても
撮れなかったでしょう
12:52
one of the benefits of working with professional cameramen.
プロのカメラマンと一緒に
仕事が出来てよかったです
12:55
You can see it coming in, and an incredible flash of light,
脚が当たるのがわかりますね
その後 すごい光を放ちます
12:58
and all this cavitation spreading over the surface of the snail.
そしてこのキャビテーションが
貝の表面に広がります
13:02
So really, just an amazing image,
この本当に ただただ
すごい映像を
13:06
slowed down extremely, to extremely slow speeds.
遅くして すごく遅くします
そうすると
13:09
And again, we can see it in slightly different form there,
キャビテーションが違う形で
見られます
13:13
with the bubble forming and collapsing between those two surfaces.
二つの表面の間で
泡が形成して崩壊しています
13:16
In fact, you might have even seen some cavitation going up the edge of the limb.
キャビテーションの力が脚の方にまで
及ぶのが見えた方もいるでしょう
13:20
So to solve this quandary of the two force peaks:
この二つある力のピークの
謎を解きましょう
13:25
what I think was going on is: that first impact is actually
私が考えるに 最初の衝撃は
13:28
the limb hitting the load cell, and the second impact is actually
脚による打撃 二つ目はキャビテーションの
泡が崩壊して起きたものです
13:30
the collapse of the cavitation bubble.
脚による打撃 二つ目はキャビテーションの
泡が崩壊して起きたものです
13:33
And these animals may very well be making use of
これらの生物は 貝を壊すために
13:35
not only the force and the energy stored with that specialized spring,
特別なバネに溜められた力と
エネルギーを利用するだけでなく
13:38
but the extremes of the fluid dynamics. And they might actually be
流体力学の強烈な力を
彼らは実際に流体力学を
13:42
making use of fluid dynamics as a second force for breaking the snail.
貝を壊す二つ目の力として
使用しているかもしれないのです
13:46
So, really fascinating double whammy, so to speak, from these animals.
強いて言うなら この動物からの
素晴らしいダブルパンチですよね
13:50
So, one question I often get after this talk --
一つ よく聞かれる質問があるので
13:56
so I figured I'd answer it now -- is, well, what happens to the animal?
今答えようと思います
シャコはどうなるでしょう?
13:58
Because obviously, if it's breaking snails,
なぜなら もし貝を壊しているのであれば
14:01
the poor limb must be disintegrating. And indeed it does.
脚もボロボロになるはずです
実際になります
14:04
That's the smashing part of the heel on both these images,
これは両方とも捕脚の踵の写真で
14:07
and it gets worn away. In fact, I've seen them wear away
削れているのが分かります 実際に
14:10
their heel all the way to the flesh.
削れて肉まで見えました
14:12
But one of the convenient things about being an arthropod
しかし 節足動物であることの
便利な点は
14:14
is that you have to molt. And every three months or so
脱皮することです
3か月毎にシャコ達は
14:17
these animals molt, and they build a new limb and it's no problem.
脱皮をして 新しい脚が生えて
もう何の問題もありません
14:20
Very, very convenient solution to that particular problem.
この問題に対する
とっても便利な解決策です
14:25
So, I'd like to end on sort of a wacky note.
最後にパンチのある
話をしたいと思います
14:29
(Laughter)
(笑)
14:34
Maybe this is all wacky to folks like you, I don't know.
ここまでの話も全部
パンチに関したものですが
14:37
(Laughter)
(笑)
14:41
So, the saddles -- that saddle-shaped spring --
まず鞍 鞍の形をしたバネですが
14:42
has actually been well known to biologists for a long time,
生物学者には昔から
バネとしてではなく
14:45
not as a spring but as a visual signal.
視覚信号として知られていました
14:49
And there's actually a spectacular colored dot
シャコの種類の多くは
14:53
in the center of the saddles of many species of stomatopods.
鞍の中心に綺麗な色の
円があります
14:55
And this is quite interesting, to find evolutionary origins
そして全ての種が鞍に
15:01
of visual signals on what's really, in all species, their spring.
視覚信号の進化の源を持っているのは
非常に興味深いです
15:04
And I think one explanation for this could be
私の考えでは この理由は
15:10
going back to the molting phenomenon.
先ほどの脱皮と関係しています
15:12
So these animals go into a molting period where they're
この動物が脱皮の時期に入ると
彼らは攻撃が
15:14
unable to strike -- their bodies become very soft.
出来なくなります
体が柔らかくなるからです
15:17
And they're literally unable to strike or they will self-destruct.
攻撃するのは文字通り
自爆行為なのです
15:20
This is for real. And what they do is, up until that time period
これは本当です そして彼らが
どうするかというと 攻撃できなくなる
15:23
when they can't strike, they become really obnoxious and awful,
時期までは 酷くて
不愉快な動物になります
15:30
and they strike everything in sight; it doesn't matter who or what.
目に入るもの全てに 誰にも
何にでも攻撃します
15:33
And the second they get into that time point when they can't strike any more,
そして攻撃できなくなった瞬間に
警告を
15:37
they just signal. They wave their legs around.
出すだけになります
脚を振り回すのです
15:41
And it's one of the classic examples in animal behavior of bluffing.
これは動物の習性の一つ
ハッタリの典型的な例です
15:44
It's a well-established fact of these animals
この動物がハッタリをかますのは
15:48
that they actually bluff. They can't actually strike, but they pretend to.
よく知られています
攻撃できませんが 出来るふりをします
15:50
And so I'm very curious about whether those colored dots
なので私はこの色のついた
15:54
in the center of the saddles are conveying some kind of information
鞍の中心にある円が
彼らの攻撃能力 攻撃する力 そして
15:56
about their ability to strike, or their strike force,
脱皮のサイクルに関して
何か情報を含んでいる
16:00
and something about the time period in the molting cycle.
のではないかと
非常に興味を持っています
16:03
So sort of an interesting strange fact to find a visual structure
これが視覚的な情報が 彼らの
バネの中心に見られるという
16:06
right in the middle of their spring.
面白く 奇妙な 事実です
16:11
So to conclude, I mostly want to acknowledge my two collaborators,
最後に 仕事を一緒にした
2人の共同研究者 ワイアット・コーフと
16:14
Wyatt Korff and Roy Caldwell, who worked closely with me on this.
ロイ・コールドウェル
そして私に3年間
16:19
And also the Miller Institute for Basic Research in Science,
科学のみを追求するための
資金を提供してくれた
16:22
which gave me three years of funding to just do science all the time,
ミラー基礎科学研究機関
に謝辞を述べ 話を終わります
16:25
and for that I'm very grateful. Thank you very much.
どうもありがとうございました
16:29
(Applause)
(拍手)
16:32
Translated by Makoto Ikeo
Reviewed by Tomoko Kanahara Tanaka

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About the speaker:

Sheila Patek - Biologist, biomechanics researcher
Biologist Sheila Patek is addicted to speed -- animal speed. She's measured the fastest animal movements in the world, made by snail-smashing mantis shrimp and the snapping mandibles of trap-jaw ants.

Why you should listen

Sheila Patek, a UC Berkeley biologist, made a name for herself by measuring the hyperfast movements of snail-smashing mantis shrimp heels and bug-snapping ant jaws, using high-speed video cameras recording at up to 20,000 frames per second. In 2004, she and her team showed that peacock mantis shrimp had the fastest feeding strike in the animal kingdom, and that they are the only known animal to store energy in a hyperbolic paraboloid, a super-strong Pringles-shaped structure more often found in modern architecture.

Then in 2006, she and her team announced that trap-jaw ants had stolen the title of fastest striker from the mantis shrimp, when their research measured the ants' snapping jaws at an awesome 78 to 145 miles per hour, accelerating at 100,000 times the force of gravity. Patek's previous research focused on the sounds made by spiny lobsters, discovering that they used a mechanism similar to a violin. In 2004, she was named one of Popular Science magazine's "Brilliant 10." The Patek Lab at University of Massachusetts Amherst, where Patek is the principal investigator, continues to explore evolutionary questions through the integration of physiology, biomechanics, evolutionary analysis and animal behavior.

More profile about the speaker
Sheila Patek | Speaker | TED.com