Lorsqu’il s’agit d’un tirage rapide, peu de créatures surpassent les crevettes serpentines adultes (Alpheus heterochaelis). Ils étourdissent les poissons et les ennemis qui passent avec un simple clic d’une griffe à ressort, qui projette un jet à grande vitesse qui déchire l’eau, produisant une bulle remplie de vapeur (une bulle de cavitation) qui implose ensuite, entraînant un choc catastrophique vague – avec un son sec et un éclair de lumière minute – pour neutraliser leur adversaire.
« Nous ne pouvons pas voir la bulle à l’œil nu, cela arrive trop vite, mais nous pouvons entendre quand la bulle s’effondre », explique Jacob Harrison du Georgia Institute of Technology, aux États-Unis. Les pinces de la crevette adulte s’entrechoquent à des vitesses incroyablement rapides jusqu’à 30 ms-1 et l’ensemble du processus est terminé en moins d’une milliseconde. Mais à quel moment de leur croissance les crevettes cassantes développent-elles leurs griffes de déclenchement de cheveux, quand sont-elles capables de projeter un jet qui peut déchirer l’eau et comment leurs performances se comparent-elles à celles de leurs parents ?
En tant qu’étudiant diplômé du laboratoire de l’Université Duke de Sheila Patek, Harrison est devenu le parent de substitution d’une troupe de crevettes en développement et a découvert que les jeunes crevettes sont capables d’accélérer leurs griffes supérieures dans l’eau aussi vite qu’une balle de fusil et 20 fois plus vite que Leurs parents. Il a publié sa découverte selon laquelle les pinces de jeunes crevettes cassantes sont la partie du corps réutilisable qui accélère le plus rapidement dans l’eau. Journal de biologie expérimentale.
Après avoir collecté quatre femelles de crevettes cassantes transportant des œufs dans les vasières au large de Beaufort, en Caroline du Nord, aux États-Unis, Harrison a nourri les jeunes crevettes après l’éclosion, en surveillant leur croissance, jusqu’à ce qu’elles commencent à casser leurs griffes vers l’âge d’un mois.
« Je ne pouvais pas le voir, mais j’ai commencé à l’entendre », explique Harrison, qui a filmé les clics de griffe du jeune sous un microscope à 300 000 images s−1 sur une période de 3 semaines pour capturer chaque détail de la manœuvre ultra-rapide. au fur et à mesure que les crustacés mûrissaient. « J’ai dû les embêter avec un cure-dent, pour qu’ils cassent », rigole-t-il. Après avoir filmé plus de 280 clichés de griffes, Harrison a commencé à reconstruire minutieusement 125 des manœuvres pour calculer l’accélération des griffes lorsqu’elles se sont écrasées, la quantité d’énergie utilisée et la puissance nécessaire pour produire le jet d’eau.
Incroyablement, même la plus petite crevette claquante – avec des pinces qui ne faisaient que 1 mm de long et ne pesait que 0,03 mg – pouvait occasionnellement projeter un jet d’eau produisant une bulle de cavitation explosive. « J’étais complètement extatique. Cette crevette cassante avait à peu près la longueur d’une agrafe et elle pouvait se déplacer assez rapidement pour faire caviter l’eau », explique Harrison. Lorsqu’il a calculé l’accélération de la minuscule griffe supérieure lorsqu’elle s’est refermée sur la griffe inférieure, il a été étonné qu’elle atteigne une accélération de 580 000 m/s2 – aussi rapide qu’une balle et environ 20 fois plus rapide que la griffe de l’adulte – alors que tournant à plus de 1 500 000 degrés/s (250 000 tr/min).
« Il s’agit de l’accélération enregistrée la plus rapide pour un mouvement sous-marin répétable », déclare Harrison, bien qu’il explique que les mâchoires des fourmis Dracula accélèrent plus rapidement dans l’air et que les cellules piquantes des méduses s’accélèrent plus rapidement dans l’eau, mais elles sont détruites à chaque déclenchement. .
Ensuite, Harrison a calculé la puissance nécessaire pour produire une explosion aussi impressionnante, et elle est arrivée à environ 65 000 000 W/kg de muscle, dépassant de loin les 1 200 W/kg mesurés pour le muscle de vol d’oiseau le plus puissant. Seule une catapulte, emmagasinant de l’énergie puis la relâchant instantanément, pouvait produire un jet d’eau aussi explosif.
Ainsi, les crevettes cassantes développent la capacité de refermer leurs pinces, produisant une bulle de cavitation, un peu plus d’un mois après leur éclosion, réalisant des accélérations étonnamment rapides qui dépassent de loin celles de leurs parents. Mais Harrison soupçonne que les jeunes doivent tirer quelques blancs avant de produire des bulles de cavitation.
« Les juvéniles peuvent » pratiquer « leurs frappes », suggère-t-il, expliquant que les jeunes peuvent avoir besoin de verrouiller et de charger plusieurs fois pour s’accumuler jusqu’à ce qu’ils soient capables de libérer de manière fiable leurs jets d’eau à cavitation balistique.
Plus d’information:
Développer des mécanismes élastiques : le mouvement ultra-rapide et la cavitation apparaissent à l’échelle millimétrique chez les crevettes hargneuses juvéniles, Journal de biologie expérimentale (2023). DOI : 10.1242/jeb.244645