Ученые из Корнеллского института США узнали, как дрозофилам удается делать быстрые и резкие развороты в воздухе.
Модель разворота мухи, выполненная на базе реальных изображений насекомого (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).
На секунду полета плодовой мушки приходится несколько сотен взмахов крыльев, которые передвигаются примерно так же, как весла гребца. В процессе
Ученые из Корнеллского института США узнали, как дрозофилам удается делать быстрые и резкие развороты в воздухе.
Модель разворота мухи, выполненная на базе реальных изображений насекомого (иллюстрация из журнала Physical Review Letters).
На секунду полета плодовой мушки приходится несколько сотен взмахов крыльев, которые передвигаются примерно так же, как весла гребца. В процессе движения крылья поворачиваются относительно продольной оси, занимая различные положения при смещении вперед и назад.
Для того чтобы рассмотреть фазы полета насекомого, создатели расположили некоторое число мушек в коробку, подсвеченную с 3-х сторон. В момент попадания дрозофилы в центр коробки врубались три камеры, снимавшие силуэты насекомого на стенках со скоростью в 8 тысяч кадров в секунду. Разработанная учеными компьютерная программа реконструировала полет, преобразуя массив обретенных «двумерных» данных.
Сходу с включением камер на стенку коробки проецировалась вращающаяся фигура, при виде которой мухи делали резкий разворот. «Дрозофилы замечают ее и чувствуют что-то вроде головокружения, — комментирует один из создателей Аттила Бергу (Attila Bergou). — А это, как показывает практика, стопроцентно надежный способ вынудить их развернуться». Поворот на 120˚ насекомое делает всего за 80 мс — 18 взмахов крыльев.
Анализ данных показал, что в полете движения крыльев ничем не отличаются друг от друга, но в процессе поворота одно из их при смещении вперед наклоняется под углом 49˚ к горизонтали, а при смещении назад — только под углом в 40˚, тогда как другое крыло всегда находится в одном положении. Больший угол наклона крыла делает большее сопротивление движению, и тело насекомого разворачивается.
При всем этом мухе необходимо контролировать всего один параметр. Соединения крыльев работают аналогично пружинам кручения, и крыло, делая поворот относительно продольной оси, отклоняется от (приблизительно вертикального) положения равновесия. Выполняя разворот, дрозофила сдвигает положения равновесия крыльев друг относительно друга на 10-15 градусов, за счет чего их движения и становятся асимметричными.
Скоро создатели планируют провести подобные опыты с другими насекомыми — пчелами, стрекозами. «Мы хотим научиться конструировать малеханьких и маневренных роботов, которые своей манерой передвижения будут напоминать насекомых, — говорит другой участник исследования Итай Коэн (Itai Cohen). — Сейчас мы находимся в самом начале пути».
Похожие статьи:
