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 Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Авторы нового исследования провели сравнительный анализ видов паукообразных и выяснили, какие эволюционные и биомеханические факторы делают одних пауков быстрыми, а других — медленными. Параллельно ученые выделили из этой группы рекордсмена по скорости перемещения.
Сотрудники факультета экономических наук НИУ ВШЭ показали, что точность прогноза рождаемости в России можно улучшить почти в полтора раза, если добавить в модель динамику поисковых запросов по темам, связанным с беременностью и родами. В наиболее эффективных моделях ошибка прогноза снижается с 4,6 до 3,2%.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
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