Как муха приземляется на потолок
Как мухи приземляются на потолок?
Как мухам удается расхаживать по потолку и не падать? Как они умудряются садиться туда? Ведь летают мухи спиной вверх, а значит им надо переворачиваться. Может быть их лапки покрыты каким-то волшебным клеем, который никогда не высыхает? На самом деле никакого клея на мушиных лапках нет. N + 1 рассказывает о сверхспособностях мух совместно с проектом Яндекс.Кью.
Приземляться на потолок умеют не только мухи — это одна из способностей многих насекомых. Прицепляться к потолку им помогают пульвиллы — подушечки-присоски на кончике вытягивающихся ног, которые прилипают к поверхности. Благодаря им насекомым даже необязательно полностью переворачивать тело перед приземлением на потолок. Некоторые из насекомых (как, например, комнатная муха Musca domestica) делают только полоборота, а остальную часть приземления «дорабатывают» ногами, иногда делая дополнительный шаг или доворачиваясь относительно вертикальной оси. А вот дрозофила перед приземлением на потолок вообще не вращается — ей оказывается достаточно замедлиться.
Конец лапки мухи под микроскопом
Американские биофизики под руководством Бо Чэна из Университета Пенсильвании обнаружили, что процесс посадки может быть сложнее, чем считалось. С помощью видеографа ученые внимательно изучили, какие маневры при приземлении на потолок совершает черноголовая синяя муха (Calliphora vomitoria) — фиксировались движение крыльев, ног и положение тела в процессе приземления. Также авторы работы следили за зрительными стимулами, на которые реагирует насекомое, — в частности скоростью увеличения изображения приближающейся поверхности на сетчатке во время движения вверх, по ней животное может оценить примерное время до возможного столкновения.
Выяснилось, что приземление на потолок у этой мухи происходит в четыре стадии. Сначала насекомое резко ускоряется вверх, после этого происходит переворот тела (полный или частичный), затем животное вытягивает ноги и цепляется ими за потолок, а в конце — доворачивает свое тело относительно ног, уже жестко прикрепленных к поверхности. Весь процесс занимает около 60 миллисекунд и примерно 10 взмахов крыльев. Стадия самого переворота занимает от четырех до восьми взмахов с частотой около 170 Герц.
Кроме того, ученые выделили несколько закономерностей при маневрировании. В частности, чем ниже при приземлении вертикальная скорость и выше — горизонтальная, тем меньшая степень переворота нужна для успешного приземления. Интересно, что степень разворота в долях от единицы примерно соответствует вертикальной скорости в метрах в секунду: если муха замедлилась до 0,5 метров в секунду, то, чтобы сесть на потолок, ей достаточно совершить половину разворота, то есть повернуться на 90 градусов.
Кроме того, биофизики определили, что сигналом к началу приземления с переворотом становится пороговое значение скорости увеличения изображения потолка на сетчатке. Зрительными стимулами также определяется необходимость в довороте тела после приземления и дополнительных движениях тела и ног.
Ученые выяснили, как муха садится на потолок
Коллектив физиков из США посвятил исследование механизму приземления синей мухи на потолок. Оказалось, что этот процесс можно разделить на 4 стадии. Он характерен для многих летающих насекомых, однако до сих пор не отточен и требует от созданий нетривиальных усилий.
shutterstock.com
Основным вопросом, интересовавшим ученых, был: переворачивается ли муха непосредственно перед контактом с поверхностью потолка — или делает это заблаговременно во время полета?
Как известно, закрепляться на горизонтальной плоскости вниз головой насекомым позволяют особые присоски на лапках (пульвиллы). Группа биофизиков во главе с Бо Чэном выяснили, что алгоритм посадки построен несколько сложнее, чем предполагалось.
Для исследования был применен видеограф. Аппарат детально зафиксировал все движения крыльев, конечностей и тела насекомого во время посадки. Дополнительно анализировалось визуальное восприятие поверхности мухой и основанный на этом механизм оценки приблизительного времени до контакта с потолком.
По словам ученых, параметры скорости, углов поворота тела и частоты взмахов крыльев оказались спорадическими и далеко не всегда эффективными. Также был выявлен ряд закономерностей при передвижении. Так, чем меньше при посадке скорость по вертикали и больше по горизонтали, тем меньше насекомому требуется переворачиваться. К примеру, если насекомое «притормаживает» на 0,5 м/с, то ей хватает поворота только на 90 градусов, а не полностью.
Ученые мотивировали исследование потенциальной пользой полученной информации для дальнейших разработок в области робототехники.
Как муха садится и держится на потолок
С наступлением тепла вновь возвращаются проблемы вездесущих мух. Они проникают всюду и доставляют определенный дискомфорт людям. Природная ловкость, фасеточные глаза, позволяющие видеть на 360 градусов, и многие другие особенности, позволяют насекомому сохранять свою жизнь и мгновенно реагировать на опасность. Вопрос, как муха садится на потолок, волнует не только детей, но и взрослых. Для этого природа наделила ее некоторыми особенностями.
На какую поверхность может сесть
Муха с легкостью держится на любой поверхности. Это может быть горизонтальная, вертикальная, отвесная. Она не сползает даже со стекла и прочих гладких поверхностей. Если рассматривать вариант, как муха держится на потолке с обоями или другой отделкой, можно предположить неидеальность покрытия.
Для мелких лапок насекомого любой, даже очень мелкий бугорок становится отличным способом закрепится. Но ведь оно даже не сползет с такой же поверхности, но выполненной из идеально ровного стекла.
Почему муха не падает с потолка
Раскрыть этот секрет очень просто, если взглянуть на строение ее лапок через микроскоп. Увеличенная съемка покажет следующие особенности:
Интересный опыт был проведен исследователями. Они постелили насекомым специальную бумагу для фильтрования, которая быстро и эффективно впитывает любой жир. В результате, выделяемое мухами вещество быстро поглощалось, и мухи не могли закрепиться.
Мягкая посадка: детальный разбор
Дать большее представление, как происходит посадка и почему не происходит падение, позволит рассмотрение поведения особи в момент приземления. Во время полета она легко выделывает различные сложные пируэты, которые и позволяют ей надежно крепиться на любых материалах.
Муха садится на потолок с петли или с переворота. В результате она переносит центр тяжести на переднюю часть и лапками приклеивается к потолку. Остальная часть тела догоняет переднюю и еще крепче припечатывает муху.
Что показала макросъемка
Удивительное открытие дала макросъемка наблюдения за поведением мухи. Насекомое не отталкивается от потолка, чтобы взлететь. Оно просто расслабляется, отпускает поверхность и падает вниз. Затем муха стремительно переворачивается вниз брюшком, расправляет крылья и уже летит в обычном режиме.
Как муха садится и держится на потолке
За мухами наблюдать очень интересно. Они совершают виртуозные трюки в полете и мгновенно меняют свое направление на полной скорости. Но наиболее необычно то, как муха садится на потолок, резко затормозив после скоростного разгона. Не каждое насекомое на это способно.
Секрет цепких лапок
Двукрылые насекомые, часто встречающиеся в домах людей, способны ползать по любым поверхностям: по стенам, потолку, стеклу, шевелящимся шторам. Ученым стало интересно, почему муха держится на потолке и не падает даже при сквозняке и ветре. Изначально предполагалось, что причиной тому является наличие цепких крючков на лапках насекомого. У большинства видов членистоногих имеются такие коготки на конечностях.
Более подробное изучение строения насекомых с помощью современных микроскопов позволило открыть миру новую информацию. На кончиках лапок цокотухи находятся специальные железы, которые выделяют липкую жидкость. В состав ее входят жир и сахар. Такая липкая смесь помогает держать мушке равновесие на потолке и препятствовать ее падению.
Виртуозный летчик
Хаотичное движение мушки по помещению сложно отследить. Она садится на потолок с петли или переворота и тут же замирает на месте. Только что комната была наполнена ее громким жужжанием, а теперь воцарилась тишина.
Мухи отлично ориентируются в пространстве только при ярком свете. Если его приглушить в помещении, насекомое может удариться о стену или потолок и упасть.
Во время полета при приближении к любой поверхности муха готовится приземлиться и вытягивает конечности с липучкой на концах. Как только она максимально близко находится с препятствием, ее железки надежно фиксируют ее, не причиняя травм. Висеть вверх ногами или на вертикальной поверхности она может часами, и даже во сне муха не падает с потолка.
Такой способ хвататься за любые поверхности часто спасает жизнь мухе. Не каждое хищное насекомое или другое животное, охотившееся на нее, способно так ловко маневрировать. Но как же она отрывает конечности от потолка, если они крепко приклеены? Для этого она использует хитрый способ. Чтобы отклеить кончик конечности, она сначала отклеивает одну сторону лапки от потолка, потом другую. Такой принцип всем знаком при отклеивании скотча.
К вопросу о посадке мух на потолок. Полубочка, или мёртвая петля? Вектор тяги, или инерция?
Как показывает практика, наш чат эндуристов — суть великий философский форум! Не иначе!
Не успели отгреметь наши ностальгические чтения о первых трогательных опытах с гОвнами, как во весь голос о себе заявил диспут о специфике посадки мух на потолок.
Не всякий любитель какашечных ковыряний столь глубоко интересовался наработками всемирно признанных микроГуру дел говённых, потому привожу дискуссию без цензурирования:
А.Л. — ё народ. сижу вот смотрю на муху на потолке и задался вопросом как она это делает. хер с тем что она весит чутка и то что возможно лапы заточены, но как она сцука приземляется, тьфу припотоляется. т.е. летит себе в горизонте потом переворачивается на 180? если так то летает ли она с креном 180 просто так, от нечего делать?
В.Б. — Скорее переворачивается непосредственно перед посадкой на потолок
А.Л. — т.е. меняет вектор тяги? машет на подъем потом постепенно с переворотом начинает махать на снижение, тем самым в новой проекции поднимаясь? или просто с размаху впечатывается в потолок заблаговременно перевернувшись и перестав махать совсем?
В.Б. — Скорее использует инерцию. Нах мудрить с тягой
С. — Саня, ты что курил?
А.Л. — marlboro gold а так пиво пью.
А.Л. — т.е. ты Вовка считаешь что она тупо на подлете группируется на плоскость вырубив тягу? интересно а случаются повторные заходы? надо понаблюдать еще.
В.Б. — Думаю, процент неудачных попыток посадки на потолок прямо пропорционален концентрации дихлофоса в воздухе )))
А.Л. — но тогда наблюдать не комфортно. нужно что то другое.
…
А.Л. — Про мух вопрос не закрыт.
В.Б. —
В сухом остатке:
Мухи садятся на потолок не в результате полубочки и изменения вектора тяги, не в результате полубочки с последующим инерциальным сближением с потолком, а в результате совершения манёвра «петля Нестерова» (мёртвая петля) с последующим инерциальным сближением с поверхностью потолка.
Вы знали это? Вот и я не был в курсе, даром, что кандидат биологических наук.
Саня, спасибо тебе за решение великой загадки мироздания!
Ты прекрасен! )