Ученые нашли ключ к скрытному взлету комаров: они едва отталкиваются при быстром побеге, но вместо этого полагаются на сильные и быстрые взмахи крыльев, чтобы быстро взлететь незаметно.
Эта техника резко контрастирует с другими насекомыми, такими как мухи, которые сначала отталкиваются, а затем начинают отчаянно бить крыльями, часто бесконтрольно кувыркаясь в процессе. Однако это сильное отталкивание выдает их местонахождение, позволяя нам прихлопнуть их легче, чем мы можем прихлопнуть комара.
«Комары взлетают в основном крыльями и отталкиваются ногами очень, очень легко, а может быть, и вовсе не отталкиваются», - говорит София Чанг, аспирантка Калифорнийского университета в Беркли, которая пререкалась и кормила малярийных комаров в чтобы изучить их взлеты. «Если бы они больше отталкивались ногами, им не пришлось бы поднимать столько же крыльями. Но если они будут подниматься только крыльями, вы не почувствуете, как они отрываются от вашей кожи».
Комары могут совершать такие незаметные взлеты с пустым желудком или наполненным кровяной мукой, которая почти удваивает их вес, сказала она.
Работая в лаборатории Флориана Мюйреса в Вагенингенском университете в Нидерландах, Чанг просмотрел 600 комаров, пока команда усовершенствовала свою установку для съемки взлета комаров с помощью трех высокоскоростных камер, снимающих со скоростью 125 000 кадров в секунду. Сначала Чанг кормила их кровью из собственной руки, а затем энтомолог из Вагенингенского университета Джорен Шпитцен предоставил проекту свой энтомологический опыт и оборудование для искусственного кормления.
Ее команда использовала вид комаров Anopheles coluzzii, которые могут быть переносчиками малярии, но оставались стерильными во время эксперимента, в надежде найти ключи к маневрам полета, которые можно было бы использовать против них.
"Эти исследования также могут дать советы о том, как создавать очень-очень маленьких роботов. Это та область, где миниатюризация является Святым Граалем", - сказал Чанг.
Она и ее коллеги, в том числе профессора интегративной биологии Калифорнийского университета в Беркли Роберт Дадли и Мими Кёль, в первую очередь интересовались тем, как насекомые меняют свой взлет, когда несут лишний вес, например, кровь. Высокоскоростные камеры запечатлели четкие силуэты комаров и их взмахи крыльев, которые Муйрес смог превратить в трехмерную визуализацию взмахов крыльев, чтобы помочь рассчитать подъемную силу и другие аэродинамические силы. Из многих отснятых комаров в ходе исследования было проанализировано 63 видеоролика: 32 видео с окровавленными комарами, 31 некормленных.
Chang, Muijres и Wouter van Veen были удивлены, обнаружив, что комары начали бить крыльями примерно за 30 миллисекунд до взлета, используя необычайно высокую и раздражающую частоту взмахов крыльев около 600 ударов в секунду. Другие насекомые такого же размера взмахивают крыльями около 200 раз в секунду.
Они также обнаружили, что насекомые воспользовались своими исключительно длинными ногами, чтобы мягко вытянуть их и медленно оттолкнуться в течение 30 миллисекунд перед взлетом, свободно поднимаясь с едва заметным отскоком. Когда Чанг и Муйрес подсчитали вклад крыльев в взлет, они были впечатлены тем, что они передают по крайней мере 60 процентов силы, а возможно, и всю силу, необходимую для отрыва сытого комара от кожи.
«Вместо того, чтобы двигаться быстро, они не торопятся, но все время ускоряются, так что достигают конечной скорости, почти такой же, как у плодовых мушек», - сказал Чанг.«Это то, что может быть уникальным для комаров, а может быть, даже уникальным для питающихся кровью».
Плодовые мушки, как обнаружила команда, действовали почти в четыре раза сильнее, чем комары во время взлета. Соавтор Барт Биманс сравнил анатомию мышц ног комаров и плодовых мушек и обнаружил, что у комаров отсутствуют мышцы быстрого удара, которые присутствуют у плодовых мушек, предположительно, «потому что [комары] должны производить меньшую силу при отталкивании, - сказал Муйрес.
«Эти видеоролики показали, что самки комаров, несущие кровь, создают дополнительную подъемную силу, необходимую им для взлета с такими тяжелыми грузами, взмахивая крыльями на большее расстояние во время каждого взмаха крыльев, чем комары, которые не несут грузов», - Кёль. отмечено.
Следующая команда планирует посмотреть на приземления комаров, которые столь же незаметны, и сравнить их со взлетами и посадками других кровососущих насекомых и некровососущих комаров, чтобы определить, оказывают ли они такое же легкое прикосновение..
Работа была поддержана Национальным научным фондом (DGE-0903711) и Вагенингенским институтом зоотехники. Чанг и ее коллеги из Калифорнийского университета в Беркли и Вагенингенского университета в Нидерландах сообщат о своих выводах в статье, которая будет опубликована 18 октября в Journal of Experimental Biology.