Срочные новости раздела
Российские ученые раскрыли секрет полета микронасекомых

Российские ученые раскрыли секрет полета микронасекомых

РИА Новости. Исследователи из Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова и Сколтеха вместе с коллегами из Германии и Японии на примере жуков из семейства перокрылок раскрыли и подробно описали механизмы, лежащие в основе необычайно быстрого полета микронасекомых. А также засняли в мельчайших деталях сам процесс полета с помощью специально разработанной установки.

 Paratuposa placentis и его размеры по сравнению с амебой Amoeba proteus© Farisenkov et al., 2021 (cropped)

Скорость полета насекомого обычно определяется его размером: чем крупнее насекомое, тем быстрее оно летает. Однако некоторые миниатюрные насекомые противоречат этому правилу. Яркий пример — жук Paratuposa placentis из семейства перокрылок. При размерах менее полмиллиметра но он может летать со скоростью, аналогичной той, которую достигают насекомые в три раза больше его. Более того, они развивают ускорение, на порядок превышающее этот параметр у крупных жуков, а по преодолеваемому за единицу времени расстояния, исчисляемого в размерах тела, превосходят всех известных животных. Но за счет чего им это удается, до сих пор оставалось неизвестным.

Ученые под руководством заведующего кафедрой энтомологии биологического факультета МГУ Алексея Полилова исследовали жуков, отловленных во Вьетнаме. Они помещали насекомых в специальный бокс, а затем снимали полет на две высокоскоростные видеокамеры. По видеозаписям сделали трехмерную реконструкцию движения крыльев, надкрылий и тела, а затем, с помощью специального программного обеспечения, выполнили точные аэродинамические расчеты. Строение крыльев жуков изучили с помощью сканирующего электронного и конфокального лазерного микроскопов. Столь комплексное исследование позволило впервые детально разобраться в механизме полета микронасекомых.

Авторы обнаружили, что у жука Paratuposa placentis не только щетинистые крылья, которые легче перепончатых того же размера, но и то, что эти крылья двигаются ранее неизвестным образом — цикл взмаха состоит из двух мощных полувзмахов, создающих большую восходящую силу, за которыми следуют два медленных восстановительных взмаха, производящих меньшую направленную вниз силу. Этот цикл увеличивает амплитуду. Надкрылья при этом функционируют как тормоза, останавливая чрезмерные колебания.

«Мы выяснили на примере одного из самых маленьких жуков-перокрылок Paratuposa placentis, что их высокие летные характеристики обеспечены несколькими адаптациями, — приводятся в пресс-релизе Сколтеха слова первого автора статьи, младшего научного сотрудника кафедры энтомологии биологического факультета МГУ Сергеч Фарисенкова. — Во-первых, это облегченные в несколько раз крылья, которые, в отличие от крыльев крупных жуков, имеют очень узкую мембрану, окаймленную веером из щетинок, покрытых длинными выростами, что по строению напоминает птичье перо. Во-вторых, жуки-перокрылки имеют ранее неизвестный и описанный нами в этой статье стиль полета. Как и другие жуки, Paratuposa placentis использует для полета задние крылья, которые в покое сложены под жесткими надкрыльями — преобразованной передней парой крыльев. Перистые задние крылья движутся по траектории в виде широкой восьмерки, совершая гребные движения, чередующиеся с хлопками как над телом жука, так и под ним. Жесткие надкрылья совершают взмахи с необычайно большой для жуков амплитудой, выполняя роль инерционного тормоза, компенсирующего вращение тела, возникающее в результате необычной траектории движения крыльев».

По мнению авторов, крылья из щетинок не требуют такой мышечной силы, как более тяжелые перепончатые крылья. При такой миниатюрности воздух практически не проходит между щетинками, и перистые крылья микронасекомых почти не уступают в аэродинамической эффективности перепончатым крыльям, имея при этом меньшую массу и, как следствие, инерцию. Полет при этом во многом похож на плавание: крылья совершают гребные движения, а затем схлопываются и возвращаются в исходную позицию для следующего взмаха.

Ученые считают, что такое изменение строения крыльев и механизма полета стало следствием процесса миниатюризации, когда животные должны были сохранять сложные формы передвижения и поведения при исключительном уменьшении размеров тела.

Статья опубликована в журнале Nature   Источник: РИА Новости

Источник: sci-dig.ru

Последние записи - Наука

самые читаемые новости

#Наука

Биологи Московского университета выяснили, что активные формы кислорода контролируют прорастание пыльцы и оплодотворение цветковых растений. Такие молекулы крайне охотно окисляют различные
подробнее...

Ученые эксперимента ALICE на Большом Адроном Коллайдере произвели первые в истории науки прямые наблюдения за так называемым эффектом «конуса смерти», который представляет собой проявление теории
подробнее...

Исследовательская группа под руководством ученых из Калифорнийского университета в Сан-Диего (США) описала возможный биологический механизм, связывающий два заболевания, при котором рак молочной
подробнее...

Американские ученые выяснили, как небольшие генетические изменения позволили электрическим рыбам развить электрические органы. Открытие может помочь исследователям определить генетические мутации,
подробнее...

Работа примерно половины антибиотиков основана на том, что они подавляют активность рибосом, синтезирующих необходимые для жизни клетки белки. Однако рибосомы у грибков и человека очень похожи,
подробнее...

Коллаборация исследователей при участии специалистов Международной лаборатории биоинформатики НИУ ВШЭ представила новый способ борьбы с трудноизлечимой меланомой. Ученые обнаружили, что одна из форм
подробнее...

Немецкие физики применили технику времяпролетной визуализации к вырожденному атомному ферми-газу в оптической ловушке для исследования механизма образования атомами куперовских пар. Спаривание
подробнее...

Исследователи из Бостонского колледжа (США) обнаружили новую частицу — так называемую аксиальную моду Хиггса. Материалы, содержащие эту частицу, могут служить квантовыми датчиками для оценки других
подробнее...

Палеонтологи изучили покровы хорошо сохранившегося экземпляра пситтакозавра и обнаружили у него пупочный рубец (фактически пупок), как у некоторых крокодилов и ящериц. Это первая находка пупка среди
подробнее...

Физики превратили пару кристаллов времени в искусственный кубит с эффектом обратной связи и исследовали его динамику. Сами кристаллы представляли собой магнонные конденсаты, сформированные в жидком
подробнее...

Команда ученых из ВШЭ, Сколтеха, МПГУ, МИСИС создала нанофотонный микрофлюидный сенсор, потенциально применимый для диагностики, сопровождения и оценки эффективности лечения онкологических
подробнее...

Биоинформатики ИТМО разработали сервис для анализа клеточного метаболизма — биохимических реакций, отвечающих за жизнедеятельность клеток, — Shiny GATOM. В отличие от аналогов предложенный инструмент
подробнее...

Сингапурские физики сообщили о первом успешном пленении нейтральных атомов индия в магнитооптической ловушке. Для этого они использовали их лазерное охлаждение с метастабильного состояния. В
подробнее...

Коллаборация MicroBooNE подвела итоги нескольких лет работы по проверке гипотезы о том, что причиной аномального сигнала детектора MiniBooNe стал избыток электронных нейтрино. Три разные группы
подробнее...

Ученые Института математических проблем биологии РАН (Пущино) провели компьютерное исследование структурных и физических свойств самоорганизующихся пептидных нанотрубок на основе дипептида
подробнее...

Научная группа из Сколтеха и Сеченовского университета напечатала на 3D-принтере образцы из пористого сплава железа и кремния — создатели считают этот материал перспективным для дизайна костных
подробнее...

Международный коллектив, объединивший исследователей из разных областей, среди которых и антрополог МГУ, исследовал ДНК из семи захоронений кыргызстанских кладбищ Кара-Джигач и Бурана, где,
подробнее...

Новое исследование британских ученых раскрывает механизм, с помощью которого гены, кодирующие подмножество длинных некодирующих РНК, взаимодействуют с соседними генами, регулируя развитие и функцию
подробнее...