Как плодовые мушки восстанавливают курс после сбоев в полёте

Исследователи из Корнеллского университета, наблюдая за воздушными манёврами плодовых мушек, выяснили, как насекомые выравниваются и сохраняют курс после резких порывов ветра. Согласно наблюдениям, опубликованным 1 марта 2010 года в Proceedings of the National Academy of Sciences, плодовые мушки используют автоматический рефлекс-стабилизатор, который с высокой точностью помогает им восстановиться после сбоев в полёте.

Изучение биологического мира может помочь в механике: исследования полёта насекомых могут помочь инженерам упростить проектирование маневренных и устойчивых летательных аппаратов с машущими крыльями.

Команда под руководством докторанта Корнелла Лейфа Ристрофа провела наблюдения с помощью трёх высокоскоростных (около 8000 кадров в секунду) видеокамер, которые фиксировали каждое малейшее движение насекомых. Ристроф работает в лаборатории Итаи Коэна, доцента физики.

Чтобы раскрыть секреты устойчивости полёта у мушек, исследователи придумали способ сбить их с курса в полёте. Они приклеили крошечные магниты к спинкам мушек, усыплённых погружением в ледяную воду. Когда насекомое приходило в себя и начинало летать, исследователи включали магнитные поля, воздействовавшие на магнит и сбивавшие насекомое с траектории полёта.

Исследователи обнаружили, что насекомые «гребут» крыльями для управления в полёте, тонко регулируя наклон крыльев на минимальные величины — всего до 9 градусов — с поразительной скоростью 250 раз в секунду.

Таким образом, насекомые легко справлялись с помехой, быстро подгребая крыльями, чтобы восстановить исходную позу с высочайшей точностью. Всё это возможно благодаря двум небольшим вибрирующим органам чувств — жужжальцам, которые миллионы лет назад эволюционировали из пары задних крыльев. Математические модели показывают, как жужжальца в конечном итоге дают команду крыльям «грести».

Без полёта жизнь, какой её знает человечество, была бы невозможна. Коэн говорит: «Способность управлять полётом кардинально изменила эволюцию нашей планеты. Около 350 миллионов лет назад мир был лишён многих деревьев и цветов, которые есть сегодня. Как только насекомые выяснили, как маневрировать в воздухе, эти опылители позволили Земле расцвести жизнью».