Биологи выяснили, как микроскопическим жукам удается не отставать от более крупных сородичей
Международная группа исследователей проанализировала и описала механизм полета микронасекомых — мельчайших жуков из семейства перокрылок. Оказалось, все дело в облегченных крыльях и особом стиле полета.
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.
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.
Telegram 
Дзен 
VK Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Каждый год на месторождениях происходят десятки плановых остановок скважин для ремонта или профилактики. Чтобы во время простоев предотвратить выброс нефти и газа на поверхность, скважины глушат и закачивают в них специальные жидкости, в качестве которых нередко используют обратные эмульсии. Раньше считалось, что они безвредны и легко удаляются, поэтому, когда после глушения проницаемость уменьшалась, это списывали на другие факторы — например, отложение парафинов. Комплексно не изучалось, как именно эти составы влияют на снижение добычи. Ученые Пермского Политеха изучили обратные эмульсии и впервые объяснили, как они влияют на проницаемость горных пород. Проведенное исследование позволяет заранее определить, насколько опасен тот или иной состав и какой способ очистки сработает лучше. Это поможет нефтяным компаниям минимизировать потери добычи и избежать дорогостоящих восстановительных работ.
Переход к оседлой жизни и выращиванию кукурузы на юге Анд оказался историей затяжного кризиса. Международная группа ученых выяснила, как местные сообщества и группы мигрантов сообща пытались пережить последствия этой трансформации.
Генетика интеллекта сложна и связана с разными психоневрологическими состояниями. Оказалось, то, что повышает эрудицию, может ухудшать способность решать творческие задачи, — и наоборот. Причем паттерны этих связей уникальны для каждого диагноза.
Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Релиз довольно неожиданно перенес время образования протонов и нейтронов в более раннее прошлое Вселенной. К сожалению, из его текста осталось неясным научное обоснование таких фундаментальных изменений в космологии. Также он резко передвинул в прошлое и момент возникновения реликтового излучения.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии