Ученые выяснили, как насекомые сопротивляются гравитации и умудряются возобновить полет даже из крутого пике. Вытянутое туловище, огромный размах крыльев и переливающаяся окраска. Догадались, о ком идет речь? О стрекозах! Оригинальность стрекоз не ограничивается внешностью. Достаточно вспомнить, что именно стрекозы, будучи одними из самых древних видов насекомых на планете, были первыми инноваторами в области воздушных полетов. Ученые под руководством профессора Джейн Вон разгадали сложную задачку в области физики и нейронного контроля, чтобы выяснить, как стрекозы маневрируют в полете и умудряются выправить положение, даже если падают. Исследование выявило цепочку механизмов, начиная со всех ее пяти глаз, и заканчивая крыльями. Результаты опубликованы в издании Science. Уже 20 лет для понимания механики полета насекомых Вон пользуется сложным математическим моделированием. В объяснении эволюции живых организмов физикой Вон пользуется наравне с генетикой.
Проект запустили несколько лет назад, и началось все с трехмерного слежения за стрекозами на большой арене.
Для изучения динамики полета и внутренних алгоритмов управления Вон с коллегами разработали контролируемый поведенческий эксперимент, в котором стрекоз сбрасывали вниз головой. Падение насекомых снимали на камеру, а затем наступила самая непростая часть исследования: нужно было расшифровать движения стрекоз. Ученым пришлось учесть много факторов — от аэродинамики взаимодействия крыльев и воздуха до реакции тела на махи крыльями. В итоге ученые разработали компьютерную модель, которая имитирует полет стрекозы. Однако остался открытым еще один важный вопрос: как стрекозы узнают, что падают, и как им удается скорректировать траекторию? Вон предположила, что в отличие от человека стрекозы полагаются на две зрительных системы — пару больших сложных фасеточных глаз, и три простых, которые называются оцеллами. Стрекозы оценивают свое положение в пространстве зрительно! Ученые проверили гипотезу, покрыв глаза стрекоз красителем. Насекомым стало гораздо труднее восстанавливать полет при падении.
Зрительные сигналы запускают серию рефлексов, которые стимулируют нейронные сигналы к четырем крыльям стрекозы. Крылья приводятся в движение набором прямых мышц, причем взмахи производятся асимметрично, что позволяет стрекозе перевернуться в воздухе после трех или четырех взмахов и продолжить полет. От начала падения до возобновления полета проходит около 200 мс.
Результаты исследования, возможно, помогут усовершенствовать полет искусственных летательных аппаратов, крен для которых часто заканчивается падением, а падение практически невозможно остановить. 15.05.2022 |
Биосфера
BioDesign Research: Для производства каротиноидов разработали специальные дрожжи | |
Более 90% коммерчески доступных каротиноидов п... |
Познакомьтесь со странной амфибией, которая выкармливает своих детенышей молоком | |
Некоторые цецилии выкармливают своих детенышей... |
Nature Neuroscience: Ученые доказали, что терпение приносит свои плоды | |
В новом исследовании неврологи показали, как&n... |
Ecology: Японские медведи в поисках пищи разоряют лесопосадки | |
Бурые медведи, добывающие пищу на полуост... |
FEARC: Археологи используют фундук для реконструкции древних лесных массивов | |
Если бы мы могли встать на мест... |
Геномы бабочек и мотыльков практически не изменились за 250 млн лет эволюции | |
Самый обширный анализ такого рода показывает, ... |
Гигантские антарктические морские пауки удивили всех отношением к потомству | |
Размножение гигантских морских пауков в А... |
Ученые намерены глубже понять жизнь на Земле благодаря имиджеомике | |
Имиджеомика, новая область науки, за посл... |
Palaeontology: Древнейшая ископаемая рептилия из Альп оказалась подделкой | |
Окаменелость возрастом 280 млн лет, котор... |
Nature: Стволовые клетки растений подскажут, как развивается рак | |
Крошечный корень растения толщиной не бол... |
Nature: Как плодовые мушки управляют навигационной системой мозга | |
Когда мы идем по улице, у нас&n... |
Переселенные овсянки со временем разучивают все песни, необходимые для выживания | |
Птенцы певчих птиц, переселенные в рамках... |
Animal Behaviour: Козы по голосу определяют, злой хозяин или добрый | |
Козы могут отличить счастливого человека от&nb... |
Маленькие-то какие хорошенькие! Ученые впервые увидели новорожденную белую акулу | |
Вы удивитесь, но большие белые акулы, сов... |
Current Biology: Сумчатая мышь из Австралии жертвует сном ради секса | |
Всем живым существам необходим сон. Когда люди... |
Scientific Reports: Перья у динозавров могли появиться как средство запугивания | |
Небольшие всеядные и насекомоядные диноза... |
СПбГУ: Вот почему сальмонелла по-разному заражает животных, насекомых и растения | |
Ученые СПбГУ с коллегами провели исследов... |
FEM: Ученые предлагают сушить живые деревья ради сохранения биоразнообразия | |
Экологам давно известно, что мертвые дере... |
EEH: Ученые призвали не игнорировать влияние кожного микробиома на здоровье | |
Эпидермальные микроорганизмы, жизненно важные ... |
Royal Society Open Science: Ученые выяснили, как акулы-молотилки лупят хвостом | |
Подобно Индиане Джонсу с его хлыстом... |
Current Biology: Одомашнивание растений влияет на их микробиом | |
Новое исследование, проведенное под руков... |
Journal of the Geological Society: В окаменелостях нашли ключевые следы эволюции | |
Исследование, проведенное под руководство... |
Current Biology: Созданы дрожжи, питающиеся светом | |
Возможно, вы знаете дрожжи как орган... |
Nature Ecology & Evolution: Ученые секвенировали первый геном из класса Myxini | |
Международному научному коллективу, состоящему... |
Journal of Crustacean Biology: Японские ученые жалуются на инвазивного рака | |
Procambarus clarkii — ракообразное,... |
Мировое научное сообщество сообщило о растущей феминизации таксонов в ботанике | |
Мировое научное сообщество выявило более 700 р... |
Science: Как морские улитки перешли от откладывания яиц к живорождению | |
Яйцо действительно появилось первым. Откладыва... |
Nature Microbiology: Ученые раскрыли тайну хищных бактерий | |
Как природные антимикробные хищные бактерии сп... |
Витамин в реках может дать надежду лососю, страдающему от дефицита тиамина | |
Исследователи из Университета штата Орего... |
Nature: Ученые впервые создали микробиом растений для защиты культур от болезней | |
Ученые впервые изменили микробиом растений, ув... |