• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
19.01.2022
Мария Осетрова
2
10 953

Биологи выяснили, как микроскопическим жукам удается не отставать от более крупных сородичей

5.6

Международная группа исследователей проанализировала и описала механизм полета микронасекомых — мельчайших жуков из семейства перокрылок. Оказалось, все дело в облегченных крыльях и особом стиле полета.

Внешний вид жука-перокрылки Paratuposa placentis и его размеры по сравнению с амёбой Amoeba proteus. / Из Farisenkov et al., 2021 с изменениями.
Внешний вид жука-перокрылки Paratuposa placentis и его размеры по сравнению с амёбой Amoeba proteus. / Из Farisenkov et al., 2021 с изменениями. / Автор: Milonia Larcius

Миниатюризация — уменьшение размеров тела животного в процессе эволюции — одно из основных направлений эволюции насекомых, в процессе которого они могут уменьшиться до размеров одноклеточных организмов. При этом таким микронасекомым удается сохранить сложное строение и поведение и даже приобрести уникальные характеристики.

В 2020 году группа исследователей из МГУ обнаружила, что некоторые виды из семейства перокрылок (лат. Ptiliidae) способны преодолевать 975 длин собственного тела в секунду — на сегодня это самая высокая относительная скорость среди всех животных, для которых измерен такой показатель.

Кроме того, перокрылки не уступают по развиваемой скорости втрое более крупным представителям родственных групп жуков и развивают большее ускорение, чем на порядок более крупные жуки. В чем их секрет, исследователи из МГУ и Сколтеха совместно с коллегами из Германии и Японии решили выяснить на примере одного из самых маленьких жуков-перокрылок Paratuposa placentis, длина тела которого составляет всего 395 микрометров.

Жуков для изучения отлавливали во Вьетнаме, а затем помещали в специальный бокс и снимали их полет на две высокоскоростные видеокамеры. На основе видео ученые создали трехмерную реконструкцию движения крыльев, надкрылий и тела насекомых. Это позволило провести точные аэродинамические расчеты. Строение крыльев анализировали с помощью сканирующего электронного и конфокального лазерного микроскопов.

Установка для скоростной записи свободного полёта микронасекомых. / Из Farisenkov et al., 2021 с изменениями.

Исследование показало, что секрет быстрого полета перокрылок — в строении крыльев и траектории их взмахов в виде широкой восьмерки. Узкая крыловая пластина крыла перокрылок обрамлена по периферии длинными щетинками, выполняющими ту же функцию, что птичьи перья. В результате крыло получается более легким, чем мембранозное, но не уступает ему по эффективности. Стиль полета во многом похож на плавание: крылья совершают гребные движения, а затем схлопываются и возвращаются в исходную позицию для следующего взмаха. А жесткие надкрылья выполняют роль инерционного тормоза и компенсируют вращение тела, которое возникает из-за необычной траектории движения крыльев.

Результаты исследования имеют два приложения — биологическое и инженерное: с одной стороны, они помогут лучше понять биологию микронасекомых, их возможности для распространения и роль в экосистемах, с другой — могут быть использованы при проектировании экспериментальных миниатюрных летательных аппаратов, использующих принцип машущего полета.

Ученые также предполагают, что разработанный ими адаптивный алгоритм может пригодиться при решении других задач, требующих многомасштабного моделирования. Особенность в том, что он позволяет одновременно описывать движение в разных масштабах — например, тела перокрылки и щетинок на поверхности ее крыла, которые в сто раз меньше по размеру.

Подробнее результаты нового исследования описаны в статье, опубликованной в журнале Nature.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Вчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

Позавчера, 11:38
МПСУ

Эмоциональное выгорание ИТ-специалиста напрямую связано с его личностными характеристиками. С профессиональными перегрузками и стажем связи нет. К такому выводу пришли ученые МПСУ, которые исследовали ИТ-специалистов двух компаний. Жизнестойкость, то есть способность человека выдерживать стрессовые ситуации без снижения успешности деятельности, в совокупности с внутренней положительной мотивацией формируют иммунитет к эмоциональному выгоранию специалиста в ИТ-сфере. Блокаторами стали интерес к работе и профессиональная удовлетворенность.

Позавчера, 11:06
НИУ ВШЭ

Энцелад — один из крупнейших спутников Сатурна, где потенциально может существовать внеземная микробная жизнь. Исследователи НИУ ВШЭ и ИКИ РАН вычислили характеристики пылевой плазмы и электрических полей, а также концентрацию фотоэлектронов вблизи поверхности спутника. Несмотря на удаленность Энцелада от Солнца, фотоэффект на его поверхности оказался важен для формирования пылевой плазмы.

Вчера, 15:22
Nadya

Земля начала формироваться примерно 4,5 миллиарда лет назад. Чтобы понять, как это происходило в ранние периоды развития нашей планеты, ученые ищут образцы древних горных пород. Одну из таких, возрастом почти 3,5 миллиарда лет, обнаружили рядом с городом Колли в Австралии.

18 июня
Сколтех

Ученые из Сколтеха, Цзилиньского университета и Центра передовых исследований в области науки и технологий высокого давления в Пекине (HPSTAR), а также их немецкие коллеги синтезировали и исследовали новый тип сверхпроводника с высоким содержанием водорода — супергидрид лантана типа A15 с формулой La4H23. Новый материал обладает сверхпроводимостью при температуре ниже −168 градусов и давлении в 1,2 миллиона атмосфер.

19 июня
ПНИПУ

Шаровая молния — выдумка или реальное явление, что такое темная материя и как она влияет на массу Вселенной? Для чего предназначены узоры на кончиках пальцев? Как мы «заражаемся» зевотой и почему мы чихаем, глядя на солнце? Отчего правшей больше, чем левшей и что нужно, чтобы сработал эффект плацебо? Об этом рассказали ученые Пермского Политеха.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

27 мая
Андрей

Европейские гляциологи, используя первые снимки Восточной Антарктиды 1937 года, а также фотографии середины XX века и современные спутниковые данные, отследили, как менялись ледники в этом регионе на протяжении 85 лет.

10 июня
Александр Березин

Исследователи из США выяснили, что примерно два миллиона лет назад Солнечная система захватила хвост облака холодного межзвездного газа. В результате гелиосфера сильно сжалась, дав галактическим лучам свободно облучать все планеты системы. Это должно было вызвать и серьезные проблемы с климатом.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария
Dmitry Boldyrev
20.01.2022
-
0
+
На фото три, а не две камеры, третья нужна для чего-то ещё? Камеры кстати российского производства, evercam
Asmite Qielee
19.01.2022
-
0
+
Крайне интересная для меня новость, жаль, что ознакомился с ней до появления здесь) на данный момент электроника, которая могла бы управлять полётом такого размера аппаратов не влезет в сам аппарат, как и источник питания
Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно