Группа ученых биологического факультета МГУ и Сколтеха проанализировала, как менялась структура крыльев мельчайших жуков при их миниатюризации в ходе эволюции. Исследователи выяснили, почему большинство микронасекомых имеют необычные крылья, напоминающие перья, и создали компьютерную модель, подтверждающую: такие крылья идеально приспособлены для полета в «микромире». Эти выводы могут быть полезны для создания сверхмалых искусственных летательных аппаратов. Об этом «Жуковский.Life» рассказали в пресс-службе МГУ.
Оказалось, что очень мелкие насекомые, длина тела которых часто не превышает полмиллиметра, несмотря на свои размеры, способны летать быстро и маневренно. Хотя раньше считалось, что такие крохи летают плохо и перемещаются в основном с помощью ветра, современные видеонаблюдения доказали обратное.
Мельчайшие жуки могут делать широкие взмахи крыльями, похожие на движения весел при гребле. Это помогает им преодолевать мощное вязкое сопротивление воздуха, которое для них сравнимо по силе с инерцией тела.
Причина такой необходимости в «гребле» — особенности физики микрообъектов. Уменьшаясь в размере, насекомые сталкиваются с ростом пропорции площади поверхности по отношению к массе. Это значит, что сила трения воздуха действует на них сильнее, а сам полет становится больше похож на движение лодки сквозь камыши, а не по открытой воде. Из-за этого эволюция «облегчила» крылья микроскопических жуков: вместо плотных перепонок у них появились перистые структуры с многочисленными щетинками.
Хотя такие «дырявые» крылья могут выглядеть менее эффективными, они почти не пропускают воздух благодаря тонкому слою прилипшего к ним газа — это же объясняет, почему крылья птиц с многочисленными зазорами между бородками работают столь же эффективно, как «глухие» крылья летучих мышей.
Таким образом, даже с разреженными крыльями мелкие жуки не теряют в эффективности.
В ходе исследования ученые выяснили, что по мере уменьшения размеров жуков число щетинок на крыльях снижалось, а их структура и размеры адаптировались — это позволяло сохранять нужную жесткость и оптимальную проницаемость для воздуха. Полученные данные отлично совпали с компьютерной моделью, что подтверждает правильность предложенной научной концепции.
Понимание таких эволюционных решений жуков-микрогероев может вдохновить разработчиков на создание робототехники и микродронов с уникальными летающими свойствами.
Современные методы помогли понять развитие щупалец у малоизучённых морских организмов. Личинки и взрослые особи отличаются по строению, образу жизни и питанию.