Находка для инженера: как особая техника полёта жуков-перокрылок может использоваться в робототехнике

Энтомологи МГУ обнаружили способность к необычайно быстрому и манёвренному полёту у мельчайших жуков-перокрылок. Особая техника передвижения может использоваться при создании миниатюрных летающих роботов, полагают учёные. Об этом сообщается в журнале Национальной академии наук США Proceedings of the National Academy of Sciences.

Учёные МГУ провели эксперимент, в котором сравнили полётные характеристики различных семейств жуков, пойманных во Вьетнаме и в России. Насекомые перемещались по прозрачным боксам в ярком, но невидимом для них инфракрасном свете под наблюдением видеокамер для высокоскоростной съёмки.

«Это первое сравнительное исследование основных характеристик полёта разных видов мельчайших жуков: представителей семейства перокрылок Ptiliidae и родственных им более крупных жуков из эволюционно близких семейств стафилинид Staphylinidae и мертвоедов Silphidae», — сообщил младший научный сотрудник кафедры энтомологии МГУ Сергей Фарисенков.

Наибольший интерес учёных вызвали представители самого маленького вида — перокрылки Ptiliidae. Они отличаются от других не только размерами, но и строением крыльев: их узкая крыловая пластинка обрамлена по периферии длинными щетинками, выполняющими ту же функцию, что и птичьи перья. По мнению Сергея Фарисенкова,эволюционный переход к крошечным размерам и к перокрылости привёл этих насекомых к выработке особого механизма полёта и позволил им качественно повысить эффективность передвижения по воздуху.

«Летая с помощью таких крыльев, жуки используют особый механизм полёта, при каждом взмахе хлопая крыльями над телом, а затем под ним», — отметил Сергей Фарисенков.

• Параметры полёта жуков Ptiliidae, Staphylinidae, Silphidae (слева направо)
• © Сергей Фарисенков / МГУ

Специалисты сравнили основные полётные характеристики насекомых: скорость вообще, скорость при движении в горизонтальной плоскости и ускорение. Затем они реконструировали на компьютере траектории их полета и анализировали различные параметры перемещений по данным траекториям.

Выяснилось, что, несмотря на крошечные размеры, перокрылки обладают исключительно быстрым и манёвренным полётом. Они летают приблизительно с такой же скоростью, как и превышающие их по размерам в несколько раз родственные жуки. При этом максимальное ускорение некоторых перокрылок оказалось почти вдвое больше, чем у других жуков из эксперимента.

Также по теме

Охота на жука: российские учёные составили руководство для выявления «убийцы ясеня»

Российские энтомологи разработали иллюстрированное руководство, чтобы идентифицировать опасное для деревьев насекомое — ясеневую...

Выяснилось, что отдельные виды перокрылок способны преодолевать за секунду расстояние, в 975 раз превышающее длину их тела. На сегодняшний день это самая высокая относительная скорость перемещения в горизонтальной плоскости среди всех представителей животного мира, отмечают исследователи.

Также учёные отметили возможный прикладной эффект от своего открытия. В настоящее время малые летательные аппараты превосходят насекомых по размерам, но, как и перокрылки, идут по пути миниатюризации и поиска новых механизмов полёта. Биологи надеются, их работа найдёт отклик у инженеров, разрабатывающих миниатюрных летающих роботов.

«В дальнейшем планируется продолжить изучение полёта мельчайших жуков и их более крупных родичей (а также других микронасекомых и более крупных представителей родственных групп), не только анализируя параметры их передвижения по воздуху, но и моделируя механизм полёта», — подытожил заведующий кафедрой энтомологии биологического факультета МГУ Алексей Полилов.