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 Большой адронный коллайдер многие воспринимают как инструмент изучения первых мгновений жизни Вселенной и поиска редких частиц. Но ушедший на обновление ускоритель частиц все еще приносит новые данные и о таких, казалось бы, хорошо изученных объектах, как ядро атома кислорода. Физики ЦЕРН выяснили, что и оно, и ядро атома неона ведут себя не так, как предсказывали модели.
Повышение температуры воды и сокращение ледяного покрова сместили ареал кормовой рыбы на север и к берегам Восточной Гренландии, а за рыбой в регион пришли тысячи горбачей, финвалов и малых полосатиков. Теперь киты проводят там лето и съедают около миллиона тонн рыбы и криля.
Ученые давно заметили, что длительное голодание может положительно сказываться на здоровье. Однако авторы нового исследования пришли к выводу, что эта методика работает не для всех возрастных категорий. Наблюдения показали, что долгие перерывы между приемами пищи могут быть связаны с увеличением числа хронических заболеваний у людей от 78 лет.
В черепах участников битв эпохи Средневековья часто находят отверстия квадратной формы, о происхождении которых спорят специалисты. Авторы нового исследования пришли к выводу, что такое повреждение — следствие смертельного удара по голове палицей.
Анализ почти 69 тысяч видов насекомых помог опровергнуть главенствующую теорию эволюции, которая полвека объясняла устройство колоний пчел, муравьев и ос. Исследователи выяснили, что общепринятый генетический фактор сам по себе не приводит к разделению труда, а настоящий секрет их коллективного выживания кроется в совсем других биологических чертах.
У любителей кофе выявили расхождение в уровнях тестостерона: одна форма этого гормона повышалась вместе с количеством выпитого, а другая, напротив, снижалась. Результат оказался особенно интересным на фоне изменений других показателей, связанных с обменом веществ и здоровьем сердца.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
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