• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
03.04.2017
Редакция Naked Science
639

Кинематика комариного полета оказалась уникальной

Британские ученые показали, что меньшая зависимость от вихря передней кромки, чрезвычайно высокая частота взмаха и короткий ход крыла отличают кинематику полета комаров от других летающих животных.

lbv8tzz3ahdirbvvt1du
©Wikipedia

Понимание того, как разные животные перемещаются в пространстве, важно для широкого круга научных дисциплин. Так, изучение насекомых может помочь ученым в создании миниатюрных роботов-разведчиков, способных на такие виды полета, как, например, зависание. Тем не менее, из-за их небольшого размера и методологических ограничений кинематика полета насекомых во многом остается неясной. Одним из наиболее примечательных, с точки зрения аэродинамики, считается полет комаров. Известно, что эти членистоногие обладают более высокой частотой и низкой амплитудой взмаха крыльев, чем любые другие животные. Однако все детали их кинематики до сих пор не описывались на языке математики и не подтверждались in vivo.

 

Чтобы устранить этот пробел, исследователи из Лондонского и Оксфордского университетов использовали комаров Culex quinquefasciatus. В эксперименте насекомых помещали в прозрачный ящик с аэрозолем из оливкового масла, в центр которого были направлены 180-миллиметровые макрообъективы восьми камер. Во время съемки со скоростью 10 000 кадров в секунду и временем экспозиции пять микросекунд камеры находились напротив инфракрасного коллиматора, который упорядочивал пучки световых лучей диаметром по 25 миллиметров. Это позволило наблюдать точные перемещения воздушных потоков вокруг крыльев и сопоставить данные с решениями полных уравнений Навье — Стокса, которые широко применяются в гидродинамике.

 

Экспериментальная установка / ©Richard J. Bomphrey et al., Nature, 2017

 

Всего авторы получили 425 отдельных взмахов и 15 их последовательностей, доступных для моделирования. Анализ показал, что в момент взлета C. quinquefasciatus меньше полагаются на вихрь передней и больше — на вихрь задней кромки крыла. Обычно подъемная сила летающих насекомых и животных (птиц, летучих мышей) обеспечивается тем, что при нисходящем движении крыла у его передней кромки образуется вихрь, который, перемещаясь к задней кромке, создает под крылом область низкого давления. Затем этот поток воздуха «отделяется» от задней кромки, не участвуя в дальнейшем наборе высоты, — аналогичную схему используют самолеты и вертолеты.

 

Однако у комаров, по словам авторов, угол вращения крыла составил всего 39 ± 4 градуса, что вдвое меньше минимального показателя, необходимого для поддержания их массы в воздухе таким способом. Вместо этого для подъема животные совершают основаниями крыльев «подметательные» движения: короткое вниз и резкое вверх. Благодаря небольшой амплитуде и высокой частоте (717 ± 59 герц) подобных взмахов вихрь, который перемещается к задней кромке крыла, не «отделяется», но частично возвращается к верхней поверхности крыла, создавая область низкого давления. В результате в каждый момент времени часть крыла C. quinquefasciatus участвует в наборе высоты.

 

Статья опубликована в журнале Nature.

 

Уникальными летными характеристиками среди животных обладают не только комары. Ранее стало известно, что летучие мыши могут развивать рекордную скорость горизонтального полета, а стрижи — непрерывно находиться в воздухе почти год.

 

Распределение потоков воздуха вокруг крыльев комара / ©NPG Press

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
Позавчера, 13:31
Анна Новиковская

Многие владельцы кошек сталкиваются с проблемой, когда их любимцы ходят мимо лотка или пачкают другие места в доме. Финские исследователи выяснили, что можно исправить в обстановке, чтобы кошка перестала так делать.

11 часов назад
Анна Новиковская

Около пяти миллионов лет назад в Южной Америке жил необычный саблезубый хищник с широко расставленными глазами, как у травоядных животных — коровы или лошади. И теперь ученые выяснили, почему у него были такие глаза.

Сегодня, 10:27
Сергей Васильев

Со временем вкус и аромат пива меняются по-разному, в зависимости от того, в какой упаковке оно содержится. Американские ученые исследовали старение популярных крафтовых сортов, показав, что они по-разному реагируют на хранение в банках и бутылках.

19 марта
Анна Новиковская

Многие люди спят в обнимку со своими кошками или собаками, однако медики выяснили, что подобные привычки ведут к плохому сну и беспокойным ночам.

19 марта
Александр Березин

После банкротства 16-го и 22-го по размерам банков в США над миром снова замаячил призрак «Леман Бразерс», то есть такого банкротства американского банка, за которым может последовать рецессия по всей планете. В то же время в нашей стране с крупными банками такого за период СВО не происходило. Увы, в силу особенностей мышления субъектов российской экономики, это совсем не значит, что американский кризис через несколько месяцев не коснется и нас. При каких условиях это может случиться?

Позавчера, 13:31
Анна Новиковская

Многие владельцы кошек сталкиваются с проблемой, когда их любимцы ходят мимо лотка или пачкают другие места в доме. Финские исследователи выяснили, что можно исправить в обстановке, чтобы кошка перестала так делать.

24 февраля
Анна Новиковская

Среди хищных динозавров, предков современных птиц, встречались как крохи не больше цыпленка, так и гиганты размером с автобус. Теперь ученым удалось узнать, как тираннозавры смогли вырасти столь огромными.

10 марта
Анна Новиковская

Многие мужчины и некоторые женщины время от времени смотрят порнографические ролики или фотографии. Но исследователи из Университета Бригама Янга утверждают: избегание порно жизненно важно для развития здоровых и долгосрочных романтических отношений.

4 марта
Анна Новиковская

Уже пять тысяч лет назад жители Южной Европы ездили верхом на лошадях, и археологи обнаружили доказательства этой привычки, изучив специфические патологии человеческих скелетов.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: