Впервые исследователи смогли доказать, что существует оптимальная скорость полета определенных насекомых. На этой скорости они наиболее эффективны и потребляют наименьшее количество энергии. Соответствующие явления ранее были продемонстрированы у птиц, но никогда у насекомых.
Предыдущие исследования шмелей показали, что при поступательном полете они потребляют столько же энергии, сколько и при парении, т.е. остаются неподвижными в воздухе. Новые данные Лундского университета в Швеции показывают, что это относится не ко всем насекомым.
Биолог Кайса Варфвинге вместе со своими коллегами из Лундского университета изучала крупных мотыльков, известных как табачные бражники или Manduca sexta. Результаты показывают, что эти мотыльки, как и птицы, потребляют разное количество энергии в зависимости от скорости их полета. Полет очень медленно или очень быстро требует больших усилий.
Открытие может помочь другим исследователям, изучающим миграцию насекомых из одной среды в другую.
Я полагаю, что наши результаты могут быть косвенно использованы для предсказания того, насколько хорошо разные виды реагируют на изменение температуры в связи с глобальным потеплением. Зная, сколько энергии необходимо для полета с разной скоростью, мы можем рассчитать, как далеко и быстро животные могут путешествовать, имея определенное количество энергии», - говорит Кайса Варфвинге.
Эксперименты проводились в аэродинамической трубе. Используя специально разработанную технику, известную как томографическая PIV, исследователи могут регистрировать движение воздуха в трех измерениях, когда табачный бражник взмахивает крыльями. Вихри, оставленные в воздухе, можно рассматривать как аэродинамический след насекомого. Сила вихря отражает количество кинетической энергии, добавляемой насекомым, что само по себе является показателем того, насколько ему тяжело летать с разной скоростью.
Результаты показывают, что классическая авиационная теория может быть применена и к табачным бражникам; то есть для медленного полета (один метр в секунду) требуется много энергии, так как на этих скоростях трудно создать подъемную силу. То же самое происходит, когда насекомые летают быстро (четыре метра в секунду), но здесь именно сопротивление воздуха делает полет менее эффективным с энергетической точки зрения.
Мы показываем, что у мотыльков такое же U-образное соотношение между скоростью и мощностью, как у птиц и самолетов. Медленный или быстрый полет утомляет и требует больше энергии. Можно сказать, что полет на умеренной скорости оптимален. Самая энергоэффективная скорость для этих бабочек - 2-3 метра в секунду», - говорит Кайса Варфвинге.
Однако цель и цель полета определяют, какая скорость наиболее выгодна. Если бабочки хотят оставаться в воздухе как можно дольше, они должны сохранять свою энергию и поддерживать скорость около 2,5 метров в секунду. Если цель состоит в том, чтобы лететь далеко, они должны увеличить свою скорость примерно до 4 метров в секунду. Несмотря на сопротивление воздуха и то, что они не в состоянии лететь столько же времени, это оптимальная скорость для дальних дистанций.