Как мухи садятся на потолок
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! )
# видео | Как мухи садятся на потолок?
Одним из самых удивительных способностей летающих насекомых является их умение садиться на потолок. Комнатные мухи наверняка совершают это действие тысячи раз в день, но ученые до сих пор понятия не имеют, каким именно образом они это делают. А ведь это знание помогло бы инженерам создать совершенно новые летательные аппараты, совершающие немыслимые на сегодняшний день маневры. Кажется, на интересовавший ученых десятки лет подряд вопрос наконец-то дан ответ. Исследователи из американского штата Пенсильвания сняли метод посадки мух на потолок на высокоскоростную камеру и рассказали обо всех выполняемых ими движениях в научном журнале Science Advances.
Мухи ведут преимущественно дневной образ жизни
Автором исследования является американский инженер-механик по имени Бо Чэн, который на протяжении многих лет создавал механизмы, имитирующие движения насекомых. В ходе изучения научной литературы он заметил, что за всю историю человечество практически не изучало методы посадки мух на потолок. Скорее всего, причиной этому являлись молниеносные движения насекомых, которые раньше было попросту зафиксировать на видеокамеру. Однако, сегодня у ученых уже есть все необходимые инструменты для слежения за такими малозаметными процессами.
Как летают мухи?
Инженер Бо Чэн и его коллеги вооружились камерой с возможностью съемки замедленных видео и поймали 20 особей черноголовой синей мухи (Calliphora vomitoria). Насекомые, которые обладают удивительной маневренностью, были помещены в специальную камеру. На его потолке была зафиксирована камера, а пол мог вибрировать по команде ученых и тем самым заставлять мух взлетать и садиться на потолок.
Так выглядит черноголовая синяя муха (Calliphora vomitoria)
Засняв поведение всех 20 мух ученые выяснили, что процесс крепления к потолку у мух происходит в четыре этапа. В самом начале насекомое взмывает вверх и ускоряется. Затем летающее создание совершает полный или частичный поворот тела вверх ногами, вследствие чего за 50 миллисекунд решает каким образом ей нужно протянуть ноги и закрепиться на потолке. Весь этот процесс в общем длится 60 миллисекунд, в ходе которых совершается около 10 взмахов крыльев.
Конечно, таким способом пользуются не все мухи, но самый правильный вариант посадки выглядит именно так. В остальных случаях насекомые часто совершают ошибки и не могут закрепиться на потолке с первой попытки. Данное открытие действительно важно для научного сообщества, так как способно помочь в создании более современных летательных аппаратов. Однако, спешить с созданием серьезной техники пока не стоит, потому что исследователи могли совершить ошибку в наблюдениях.
Если вам интересны другие новости науки и технологий, подпишитесь на наш Telegram-канал.
По словам биолога Джессики Фокс, которая не участвовала в исследовании, на самом деле мухи могут иметь и более надежный метод обнаружения. На данный момент ошибка американских ученых состоит в том, что они заставляли мух взлетать самостоятельно, при помощи вибрации пола. Мухи пугались резкого движения и были вынуждены искать место посадки намного быстрее, чем обычно. А вот если позволить насекомым взлетать самостоятельно можно получить совершенно другие результаты исследования.
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 держится муха на потолке, почему не падает. Секрет цепких лапок
Строение лапки
Лапка мухи заканчивается двумя коготками и тончайшими волосками, а также железами, выделяющими клейкое вещество.
Сначала ученые полагали, что муха держится, благодаря своим крошечным коготкам и волоскам, за мельчайшие неровности или выпуклости, невидимые глазу человека, на любой поверхности. Но с развитием науки и микроскопов выяснилось, что преодолеть силу земного притяжения насекомым помогают специальные железы на лапках, похожие на подушечки. Одно время эти подушечки даже считались присосками.
Со временем выяснилось, что это никакие не присоски, а железы. Тысячекратное увеличение помогло увидеть, что они выделяют специальную клейкую жидкость, в которой смешиваются жиры и различные сахара. Вот это вещество и дает мухам способность буквально прилипать к любой поверхности, в том числе к потолку, и не падать. Исследовательскую деятельность в этой области ведет Станислав Горб (Stanislav Gorb) из немецкого института эволюционной биологии Макса Планка (Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie) в рамках проекта «Биологические устройства прикрепления для биомиметики» (Biological Attachment Devices for Biomimetics).
Как же муха отлипает?
Все знают, как сложно застигнуть муху врасплох. Чуть замахнешься — она моментально взлетает. Рывком, строго вертикально, отклеить лапку ей будет очень тяжело, поэтому природа так устроила, что подушечка с железами отстает от поверхности постепенно, небольшими участками. Можно сравнить это с отрывом скотча: если тянуть ленту строго вверх по всей длине, то оторвать ее почти невозможно, а вот постепенно отлепить скотч от поверхности намного легче. Так происходит и у мух.
Кроме того, два коготка на концах лапок помогают насекомому отлепить подушечку после приклеивания к поверхности.
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.
Механизм удерживания
В начале XX века энтомологи считали, что мухи удерживается на поверхностях с помощью миниатюрных коготков и волосков на лапках. Якобы они позволяли цепляться за малейшие неровности и удерживаться на них. С появлением современных электронных микроскопов были выявлены истинные механизмы такого процесса.
На концах лапок насекомых есть две подушечки, называемые пульвиллами. Они покрыты тонкими щетинками и порами, выделяющими липкую субстанцию, состоящую из жиров и углеводов. Выделяемый секрет создаёт поверхностное натяжение, временно удерживающее существо от падения. Если муха переходит в другое место, она приподнимает лапку с выворотом в сторону и, не прилагая усилий, разрывает поверхностную связь.
Бытовой вредитель легко передвигается по всем поверхностям, кроме полностью обезжиренных. В последнем случае муха не удерживается и падает, после чего сразу параллельно задействует крылья и перелетает на более приспособленную площадку.
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.
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
Муха
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.
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
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.
Несмотря на то, что многие особенности приземления насекомых на потолок описаны, далеко не все способы переворота известны, а те, которое известны, изучены не слишком детально.
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.
Мягкая посадка: детальный разбор
Муха на потолке
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.
Что будет, если обезжирить лапки мухи?
Для того, чтобы до конца понять физиологию насекомого, ученые провели эксперимент. Они обезжирили мухам кончики лапок. Лишенная клейкого секрета, муха уже не могла удерживаться и ходить по гладким вертикальным поверхностям и потолку. Лапки скользили и разъезжались.
Понимая, что не получается закрепиться на поверхности, мухи начинали интенсивно тереть лапки. В течение короткого времени секрет снова выделялся, и насекомые возвращались к привычному образу жизни.
Заключение
Подводя итог, отметим, что обычная комнатная мухаявляется довольно интересным насекомым, которое может спокойно ходить по потолку.Но, несмотря на то что муха постоянно трет и очищает свои лапки, переносчиком многих инфекций она все-таки остается. Поэтому лучше не допускать их появления у себя дома.
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.