Мухи дрозофилы во избежание гибели научились исполнять «бочку» – фигуру высшего пилотажа. Причём делают они это в пятьдесят раз быстрее, чем мы моргаем.
Прихлопнуть муху никогда не было лёгким делом, а теперь вот учёные выяснили почему: насекомое пользуется искусной высокоскоростной техникой быстрого разворота. Несмотря на то, что муха имеет мозг размером чуть больше кристаллика соли, она способна управлять своими движениями так быстро, что сама техника разворота до сих пор до конца не поддаётся научному анализу.
Исполнение «полубочки» истребителем
При проведении эксперимента конструкция из трёх высокоскоростных видеокамер, работающих с частотой 7 500 кадров в секунду, поймала момент, когда муха готовится изменить направление полёта всего несколькими взмахами крыльев.
Учёные установили, что муха способна изменить угол расположения крыльев таким образом, что меньше, чем за сотую долю секунды её тело начинает вращаться сначала в одном направлении, а потом в другом. Таким образом у неё получается «разворот с креном», что-то наподобие того, который совершают движущиеся с высокой скоростью самолёты-истребители.
Вращение телом в полёте даёт насекомому возможность развивать такую огромную скорость и возможность управления полётом, о которых раньше и подумать было нельзя. По крайней мере, так утверждает Майкл Диккинсон из Вашингтонского университета, опубликовавший соответствующую работу.
«Несмотря на то, что в нашем языке их принято называть «плывущими по воздуху», крошечные мушки вращают своё тело точно так же, как военный самолёт при повороте с поперечным уклоном, когда совершает манёвр для ухода от надвигающейся угрозы», – говорит профессор Диккинсон. – «Мы обнаружили, что дрозофилы изменяют курс меньше чем за одну сотую секунды, в пятьдесят раз быстрее, чем моргает человеческий глаз; мы даже вообразить себе такого не можем», – продолжает он.
СУ-35 начинает разворот
Во время эксперимента мухи летали в цилиндрическом пространстве, в центре которого перекрещивались два лазерных луча. Когда их пересекала муха, возникало внезапное затенение для симуляции неожиданного появления потенциального хищника.
Высокоскоростные камеры делали около сорока снимков каждого крыла мухи, что и дало учёным возможность увидеть, как насекомые управляют вращением своих тел из стороны в сторону для подготовки к моментальному развороту.
«Мозг мухи в короткий промежуток времени производит очень ухищрённые вычисления для того, чтобы определить откуда исходит опасность и как расположиться для быстрейшего бегства. Причём дрозофила действует по-разному в зависимости от того, где находится угроза – спереди или сзади, – поясняет профессор Диккинсон. – Как может такой маленький мозг управлять таким примечательным поведением? Муха с мозгом меньше соляного кристалла имеет набор вариантов поведения, сравнимый с набором более крупных животных, например, мышей. Это суперинтересный вопрос».
Прежние изучения полёта мух предполагали, что угол взмаха крыльев определяет отклонение от курса – движения из стороны в сторону (то, что в авиации называется «рысканье»). Однако последующие эксперименты показали, что именно вращение туловища – главный элемент, позволяющий делать моментальные развороты.
Снимок эксперимента
«В обычном состоянии эти мушки делают 200 взмахов крыльями в секунду, и практически всегда одним взмахом насекомое может форсировать разворот от угрозы и при этом продолжать ускоряться», – говорит Флориан Муихрес, руководитель этого исследования.
Следующим шагом в этом исследовании будет изучение вопроса о том, как такие маленькие мозг и мускулы дрозофилы умудряются управлять такими замечательно быстрыми движениями, которые оттачивались эволюцией на протяжении десятков миллионов лет.
Свежие комментарии