Все насекомые используют зрение для управления своим положением в воздухе во время полета, но они также интегрируют информацию от других органов чувств. Биологи из Лундского университета показали, как бражники используют механосенсоры в своих антеннах для управления быстрыми маневрами полета.
Когда бабочкам необходимо быстро изменить направление и маневрировать, например, чтобы убежать от хищников, их глаз недостаточно. Вместо этого рецепторы у основания усиков мотыльков обеспечивают необходимую обратную связь. Исследователи из Лундского университета в сотрудничестве с Санджаем Сане из Института фундаментальных исследований Тата в Бангалоре теперь изучили роль этих антенных датчиков для управления полетом, используя в качестве модели для исследования бражника-колибри (Macroglossum stellatarum).
В своих экспериментах исследователи использовали естественную привычку мотыльков парить перед цветком, когда они питаются нектаром. Они приучили мотыльков посещать искусственный цветок и пить раствор сахарозы. Затем они двигали цветок в стороны с разной скоростью, одновременно снимая свои реакции на высокоскоростную камеру, чтобы увидеть, насколько хорошо они могут следить за движениями цветка. Чтобы понять, какова роль антенных сенсоров, они обрезали усики, тем самым заблокировав сенсорный вход, и повторили тот же эксперимент.
"Без усиков бабочки все еще могли летать, но они могли отслеживать только медленные движения цветов, а не быстрые. Когда мы снова прикрепили усики, они работали почти так же хорошо, как и раньше, и бабочки смогли снова отслеживать более быстрые боковые движения», - объясняет Альмут Келбер, профессор кафедры биологии Лундского университета. «Это потому, что их антенны работают точно так же, как гироскопы в самолетах. Гироскоп измеряет ориентацию самолета или, в данном случае, мотылька."
Когда дело доходит до скорости, сложные глаза не имеют шансов соответствовать обратной связи от «гироскопа» мотылька. Преобразование сенсорной информации в нервный импульс для фоторецепторов глаза занимает в 1000 раз больше времени, чем для механорецепторов. Кроме того, информация от фоторецепторов глаза должна пройти через большее количество нейронных соединений в мозгу мотылька, прежде чем она достигнет мышц, управляющих крыльями. Эта более длинная цепочка команд увеличивает задержку зрительного восприятия по сравнению с механорецепцией.
До сих пор исследователи считали, что бражники-колибри используют только визуальную информацию для навигации. Раньше это было известно только от ночных мотыльков. Мы демонстрируем, что они также используют антеннальные рецепторы, и показали, как они работают вместе со зрительным восприятием., - говорит Альмут Келбер.
Бражники - не единственные насекомые, использующие такое «разделение труда» между зрением и механоощущением. Давно известно, что мухи используют механосенсорную информацию от своих рудиментарных задних крыльев, небольших булавовидных структур, называемых недоуздками, в дополнение к визуальной информации от своих глаз.
Мы показали, что мухи и бражники используют одну и ту же стратегию для управления своим полетом, несмотря на очень разные анатомические предпосылки. Они используют зрение для медленных движений и гироскоп для более быстрых. Мотыльки не имеют жужжальца, но их гироскопы в их антенне», - заключает Анна Штёкль, которая сейчас работает в Вюрцбургском университете и является одним из исследователей, стоявших за исследованием.