Биологам известна механика воздушной охоты хищных насекомых. Охотник идет на перехват по кратчайшему пути, чтобы с минимумом энергетических затрат настичь и схватить добычу. Но воздушные бои двух самцов за территорию проходят иначе. Авторы исследования, опубликованного в издании Journal of the Royal Society Interface, изучили, как стрекозы маневрируют, уклоняются и исполняют элементы высшего пилотажа.
Исследователи установили камеры, снимающие со скоростью 250 кадров в секунду, у прудов зоопарка в Тайбэе. В качестве модельного вида выступили самцы стрекозы Trithemis aurora, которые агрессивно защищают свои участки над водой.
Ученые записали и оцифровали более 100 трехмерных траекторий парных воздушных боев. Алгоритм вычислил скорость, центростремительное ускорение, углы обзора и частоту взмахов крыльями. С помощью полученных данных смоделировали стрекозиные воздушные бои.
Анализ показал, что стрекозы в бою не пытаются схватить и убить друг друга. Они только поддерживают визуальный контроль. Зрительно-моторный аппарат стрекозы настроен на удержание противника в конкретной точке поля зрения: прямо по курсу и на 12 градусов выше линии горизонта. При сближении преследователь сбрасывает скорость, избегая столкновения.
Во время этих поединков стрекозы совершают сложные фигуры пилотажа, такие как мертвые петли и нисходящие спирали (вплоть до четырех витков подряд). Если преследователь летит слишком быстро, он не успевает затормозить, пролетает мимо цели и вынужденно уходит на петлю. Чтобы сбросить противника с хвоста, проигрывающий самец применяет маневр уклонения: резко ныряет вниз и вбок, выходя из поля зрения врага, после чего роли меняются. Бой заканчивается, когда преследуемый самец не выдерживает и улетает прочь.
Оказалось также, что в разгар боя стрекозы почти треть времени (около 37%) не машут крыльями, а планируют. Они используют короткие взмахи только для изменения направления, сохраняя плавность полета для стабилизации зрения. При этом на крутых виражах насекомые испытывают перегрузки до 6g.
В отличие от пилотов самолетов, которые стремятся забраться повыше, чтобы создать запас потенциальной энергии, стрекозы предпочитают атаковать снизу. С такой позиции им проще отслеживать темный силуэт врага на фоне светлого неба, а не пестрой растительности.
Авторы исследования отметили, что не смогли отличить хозяев территории от нарушителей, хотя разная мотивация может влиять на резкость маневров конкретной особи. Тем не менее научная работа показала, что визуально сложные и агрессивные воздушные дуэли не требуют продвинутого интеллекта. Поведение насекомых полностью генерируется примитивными законами навигации, которые ограничены лишь физическими пределами их тел.