Ученые из Вагенингенского университета (Нидерланды) проанализировали полетное поведение мух, комаров и их родственников. Они выяснили, что на полет двукрылых влияют общие аэродинамические законы, которые нарушают только комары. Результаты исследования, которые могут стать основой для новых технологий, опубликованы в журнале PLOS Biology.
Мухи и комары составляют 15% всех описанных видов животных. Летающие насекомые охватывают впечатляющий диапазон размеров, от крошечной мухи-феи весом 10 мкг до самого крупного жука-голиафа весом 100 г. Их эволюционный успех связан с умением летать.
Ученые решили сравнить техники полета разных мух и выяснить, как насекомые с разной массой тела в ходе эволюции приспособились к полету. Они составили карты характеристик тела и крыльев для 133 видов, а для 46 — провели подробные измерения полета и аэродинамический анализ.
Полет насекомых исследователи протестировали в специально изготовленной восьмиугольной арене из плексигласа. Три синхронизированные высокоскоростные камеры обеспечивали вид сверху и два наклонных боковых вида, при этом фокусный объем располагался в центре арены и освещался инфракрасной подсветкой.
Ученые обнаружили, что при всем разнообразии строения тела движения крыльев и аэродинамика полета мух очень схожи. Большинство мух совершали около 236 взмахов в секунду, а амплитуда, на которую крыло отклонялось во время взмаха, составляла примерно 117 градусов.
Исследователи объясняют сходство параметров движения у разных видов физическими ограничениями. Законы аэродинамики диктуют свои условия, по которым крыло должно двигаться определенным образом, чтобы создать устойчивую подъемную силу при минимальных затратах энергии. В ходе эволюции мухи выработали самый оптимальный способ полета, при котором корректировки, связанные с разным весом, происходят за счет изменения пропорций тела и крыльев.
Исключением стали комары, полет которых чрезвычайно неэффективен, поскольку они машут крыльями до 1000 раз в секунду. Однако для комаров взмахи крыльями нужны не только для решения аэродинамических задач, но и для коммуникации. Всем известное комариное жужжание важно для поиска партнера. По писку комары находят в рое самок и спариваются с ними.
Если ученые найдут способ нарушить сигналы, которые издают комары, то смогут предотвратить размножение переносчиков болезни. А понимание законов полета мух поможет разработать летающие аппараты, общее строение которых не будет зависеть от их массы.
Ранее Наука Mail рассказывала о том, почему нельзя расчесывать укусы комаров.