http://www.ras.ru/news/shownews.aspx?id=6739733b-b765-4196-a3d8-feb5eb80e1e6&print=1© 2024 Российская академия наук
Обложку февральского номера журнала Nature украсила фотография микронасекомого Paratuposa placentis – работа заведующего кафедрой энтомологии биологического факультета МГУ профессора РАН Алексея Полилова. В опубликованных в печатной и онлайн-версиях издания результатах исследования коллектива ученых под его руководством (совместно с иностранными коллегами) дается подробное описание механизмов, лежащих в основе необычайно быстрого полёта мельчайших жуков из семейства перокрылок (Ptiliidae). Секрет кроется в особенностях строения облегченных крыльев и уникальном стиле полета.
«В результате комплексного изучения строения крылового аппарата, кинематики движения крыльев и аэродинамики мы показали, что своеобразные перистые крылья и уникальная кинематика позволяют мельчайшим жукам иметь выдающиеся летные характеристики, по скорости и ускорению полета они не уступают крупным жукам», – говорится в сообщении лаборатории эволюционной и функциональной морфологии микронасекомых биофака МГУ.
Модельный объект — жуков Paratuposa placentis – собирали во Вьетнаме. Перокрылки – это самые маленькие жуки и самые маленькие непаразитические летающие насекомые. Как рассказывают исследователи, полет засняли на две высокоскоростные видеокамеры, что позволило сделать трёхмерную реконструкцию движения. Морфологию крыльев жуков изучили с помощью сканирующего электронного и конфокального лазерного микроскопов. Программное обеспечение для аэродинамических вычислений ранее проверяли с помощью масштабного моделирования: измеряли силы, которые действуют на сильно увеличенную модель перистого крыла при движении в глицерине – в таких условиях, которые соответствуют реальному микроскопическому крылу в воздухе. Комплексное исследование позволило впервые настолько подробно изучить полет микронасекомых.
Сейчас ученые лаборатории планируют так же подробно изучить полет других миниатюрных насекомых и уже начали исследования, пользуясь тем набором методов, который сработал для жуков-перокрылок. Крыловой аппарат других мельчайших насекомых устроен несколько иначе, а миниатюризация проходила у них независимо, поэтому можно ожидать новых открытий.
Изучение аэродинамики миниатюрных перистых крыльев – это важная задача, поскольку такие условия обтекания характерны для многих миниатюрных живых и неживых объектов. Новые знания о полёте микронасекомых помогут лучше понять их биологию, возможности для распространения и роль в экосистемах. Кроме того, инженеры уже используют принципы машущего полета насекомых, когда проектируют экспериментальные беспилотные летательные аппараты. «Миниатюризация – распространенный тренд не только среди животных, но и в развитии технологий, поэтому в отдалённом будущем знания о полете микронасекомых могут помочь в создании уникальных рукотворных устройств», - говорится в сообщении лаборатории.
Установка для скоростной макросъемки свободного полета микронасекомых
Кадры полета, трехмерная реконструкция движения крыльев и воздушных потоков.
Расчет механики полета. Источник – Лаборатория эволюционной и функциональной морфологии микронасекомых биофака МГУ