Аэродинамика мухи
Ученые сравнивают насекомое и его возможности с летающей тарелкой. Спокойно может зависать в воздухе, совершать рывки в разные стороны, не набирая предварительно разгона, быстро срывается с места, резко приземляется, отлично держится на горизонтальной, вертикальной поверхности. Самая важная загадка для ученых, которую еще не могли разгадать – как она держится вниз головой на потолке, а затем спокойно переворачивается во время полета.
Интересно!
Разгадав тайну аэродинамики, ученые смогут создать совершенный летательный аппарат, который станет основным военным достижением.
Траекторию полета мухи сложно вычислить. Она быстро меняет направление, летает зигзагами, вправо, влево, вниз, вверх. Быстроту, мгновенную реакцию обеспечивает сложный глаз, который позволяет видеть вокруг своей оси. Срывается в воздух еще до того, как человек порядочно замахнется.
Особенности полета:
- Перемещение в разные стороны, зависание, маневренность.
- Расположение вверх ногами.
- Способность лететь на большие расстояния без остановки.
- Высокая скорость перелета.
С мухой в аэродинамике, скорости не сравнится ни одно насекомое. Основная цель научных деятелей – разгадать тайну.
Скоростные достижения
Муха летает на расстояния до 3 км без остановки. Чтобы преодолеть такую дистанцию, нужны веские причины. Способствующими факторами являются пища, откладывание яиц, спаривание для продолжения рода, а также неблагоприятные климатические условия. К концу лета из дикой природы вредители охотно переселяются в дома человека, квартиры, хозяйственные пристройки.
Скорость полета мухи развивается до 6,4 км в час. Эта способность обеспечивает большую выживаемость в природе. Легко скрывается от врагов, находит благоприятные условия для существования, источник пищи.
Летательный аппарат чрезвычайно прост – пара прозрачных крыльев, жужжальца вместо подкрылков. Отсутствие второй пары крыльев позволяет им зависать в воздухе, легко менять траекторию, развивать скорость.
Дрозофилы маневрируют в полете с помощью двенадцати рулевых мышц, каждая из которых управляется только одной нервной клеткой.
Крылья насекомых устроены иначе, чем крылья птиц или летучих мышей. У позвоночных это преобразованные передние конечности, которые состоят из костей плеча, предплечья, запястья, кисти и прикреплённых к ним мышц. У насекомых же в крыльях нет ни костей, ни мышц, а с телом они соединены с помощью хитроумного соединения, которым управляет специальная мускулатура груди. Хотя разные насекомые летают по-разному, кто-то хуже, кто-то лучше, среди них есть настоящие асы вроде мух, комаров и других представителей отряда двукрылых, которые маневрируют в полете с исключительным искусством.
У дрозофилы на каждое крыло приходится более десяти мышц, чтобы рулить полетом. (Фото neryx / .) Летательный симулятор для дрозофил. (Фото: Caltech.) ‹
Исследователи из Калифорнийского технологического института попытались выяснить, как насекомым – точнее, мухам дрозофилам – удаётся так точно контролировать собственный полет. Летательные мышцы у них делятся на две группы, силовые и направляющие. Силовые мышцы насекомых действительно чрезвычайно сильны и считаются едва ли не самыми мощными в животном мире, и маневрировать с их помощью невозможно. Здесь нужны направляющие, «рулевые» мышцы – их у насекомых двенадцать.
Чтобы понять, как работает вся эта система, дрозофил сажали в специальный полётный симулятор, в котором муха махала крыльями, оставаясь на месте, а обстановка вокруг нее менялась, заставляя ее как бы менять направление полета. Дрозофилы были генетически модифицированными – в их мышцах синтезировался белок, который флуоресцировал в ответ на изменения уровня кальция. Мышечные сокращения зависят от ионов кальция, и с помощью светящегося белка можно было отличить одну мышцу от другой.
В статье в Current Biology Теодор Линдсей (Theodore Lindsay) и его коллеги пишут, что рулевые мышцы у дрозофилы отличаются по функциям: пять из них активны в полете всё время и нужны для небольшой корректировки курса, другие же семь большей частью неактивны и включаются только тогда, когда нужно совершить быстрый маневр, требующий большого мгновенного усилия. И те, и другие крепятся к четырём особым структурам в основании крыла, причём на один «рычаг» приходится по меньшей мере по одному рулевому мускулу обоих сортов.
Стоит также добавить, что каждая из двенадцати направляющих мышц контролируется только одним нейроном. То есть насекомым удалось решить довольно сложную биомеханическую задачу, ограничившись минимумом управляющих ресурсов, и, возможно, как это часто бывает, «наработки» насекомых пригодятся тем, кто пытается сделать летательные аппараты более маневренными и самостоятельными.
Кирилл Стасевич