Комары машут крыльями не только для того, чтобы оставаться в воздухе, но и для двух других важных целей: издавать звук и направлять это жужжание в сторону потенциального партнера, как обнаружили исследователи из Университета Джона Хопкинса.
Их выводы об аэродинамике крыльев комаров могут иметь значение для создания более тихих дронов и разработки нетоксичных методов отлова и истребления вредителей.
В исследовательской статье, опубликованной в журнале Bioinspiration and Biomimetics, команда инженерной школы Уайтинга при университете Раджат Миттал, профессор машиностроения, и Юнг-Хи Сео, доцент-исследователь, объясняют аэродинамику и акустику ритуал спаривания комаров с помощью компьютерного моделирования.
«Те же крылья, которые издают звук, также необходимы им для полета», - сказал Миттал, эксперт в области вычислительной гидродинамики. «Они каким-то образом должны делать и то, и другое одновременно. И они эффективны в этом. Вот почему у нас так много малярии и других болезней, переносимых комарами».
Исследование его команды показывает, что «все, что связано с комарами, идеально приспособлено для осуществления этой звуковой коммуникации».
«Таким образом, - говорится в документе, - понимание стратегий и адаптаций, используемых насекомыми, такими как комары, для контроля их аэроакустического шума, может в конечном итоге дать представление о разработке бесшумных дронов и других микролетательных аппаратов, созданных на основе биотехнологий."
В дополнение к разработке более тихих роторов для дронов, Миттал сказал, что результаты, вероятно, послужат информацией для исследований о том, как звук может быть использован для прерывания брачного ритуала. Это может привести к созданию нетоксичных методов для прекращения размножения и сокращения популяций комаров.
«Мы продолжаем заниматься этой стороной исследования», - сказал он. «При правильной частоте комары с трудом летают и не могут завершить свой брачный ритуал».
С помощью высокочастотного жужжания самец комара пытается соединиться с низкочастотным жужжанием самки. Ученые обнаружили, что для этого комар должен взмахивать своими длинными тонкими крыльями с высокой частотой, а также быстро вращать ими в конце каждого взмаха.
Да, этот раздражающий пронзительный визг, который предшествует укусу самки, также является вибрирующей серенадой для усиков самца комара.
В отличие от других летающих насекомых такого же размера, по словам Миттала, комары адаптировали свою анатомию и физиологию полета, чтобы решить «сложную многофакторную проблему» попытки летать и флиртовать одновременно.
"Тон крыльев, а также аэродинамические силы для полета являются узконаправленными, и комары должны одновременно контролировать и то, и другое для успешного завершения погони за партнером", - сообщает газета.
Быстрое вращение крыльев «создает дополнительную подъемную силу», чтобы удерживать их в воздухе, согласно исследованию. Но это же вращение также помогает направлять «тон крыла» в прямом направлении, что важно для погони за потенциальными партнерами.
«Если я говорю с вами и отворачиваюсь, вам будет трудно меня услышать», - объяснил Миттал. «Они должны уметь правильно направлять свои звуки».
Быстрое взмахивание и усеченный диапазон, или амплитуда, намного быстрее и короче, чем у крылатых насекомых аналогичного размера, таких как плодовые мушки. Вот почему комары, в отличие от плодовых мушек, обладают «жужжанием крыльев», которое, согласно статье, «особенно раздражает людей».
«Длинное и тонкое крыло идеально подходит для создания звуков», - сказал Миттал. «У плодовых мушек, которые по размеру похожи на комаров, короткие и короткие крылья. Кроме того, комары хлопают с гораздо большей частотой, чем плодовые мушки. На это есть причина. Более высокие частоты лучше воспроизводят звуки».