Эта техника резко контрастирует с другими насекомыми, такими как мухи, которые сначала отталкиваются, а затем начинают отчаянно хлопать крыльями, часто при этом бесконтрольно кувыркаясь. Однако этот сильный толчок выдает их местоположение, позволяя нам прихлопнуть их легче, чем комара.«Комары взлетают в основном своими крыльями и отталкиваются ногами очень, очень легко, а может и вовсе не взлетать», — сказала София Чанг, аспирантка Калифорнийского университета в Беркли, которая боролась и кормила малярийных комаров, чтобы изучить их взлет. . «Если бы они больше отталкивались ногами, им не пришлось бы поднимать такой же подъем с помощью крыльев. Но если они поднимают их только своими крыльями, вы не почувствуете, как они отрываются от вашей кожи».
По ее словам, комары могут совершать эти незаметные взлеты с пустым брюшком или животом, наполненным кровавой мукой, что почти вдвое увеличивает их вес.Работая в лаборатории Флориана Муйреса в университете Вагенингена в Нидерландах, Чанг преодолел 600 комаров, пока команда усовершенствовала свою установку для съемки взлета комаров с помощью трех высокоскоростных камер, снимающих со скоростью 125 000 кадров в секунду. Изначально Чанг кормила их кровью из своей руки, прежде чем энтомолог из Университета Вагенингена Джорен Спитцен предоставил проекту свои энтомологические знания и оборудование для искусственного кормления.
Ее команда использовала комаров вида Anopheles coluzzii, который может переносить малярию, но оставался стерильным во время эксперимента, в надежде найти ключи к маневрам полета, которые можно было бы использовать против них.«Эти исследования могут также дать советы о том, как создавать очень и очень маленьких роботов. Это та область, где миниатюризация является Святым Граалем», — сказал Чанг.Она и ее коллеги, включая профессоров интегративной биологии из Калифорнийского университета в Беркли Роберт Дадли и Мими Кёль, в первую очередь интересовались тем, как насекомые изменяют свой взлет, неся лишний вес, например, кровяную муку.
Высокоскоростные камеры запечатлели четкие силуэты комаров и их бьющиеся крылья, которые Мюиджрес смог превратить в трехмерную визуализацию взмахов крыльев, чтобы помочь рассчитать подъемную силу и другие аэродинамические силы. Из множества снятых комаров в ходе исследования было проанализировано 63 видео: 32 — с кровавыми комарами, 31 — с голодными.
Чанг, Муйрес и Воутер ван Вин были удивлены, обнаружив, что комары начали хлопать крыльями примерно за 30 миллисекунд до взлета, используя чрезвычайно высокую — и раздражающе скулящую — частоту ударов крыльями около 600 ударов в секунду. Другие насекомые такого же размера взмахивают крыльями примерно 200 раз в секунду.Они также обнаружили, что насекомые воспользовались своими исключительно длинными ногами, чтобы мягко их вытягивать и медленно опускаться в течение 30 миллисекунд до взлета, поднимаясь свободно с едва отскоком.
Когда Чанг и Муйрес подсчитали вклад крыльев в взлет, они были впечатлены тем, что они внесли не менее 60 процентов силы — а, возможно, и всей силы — необходимой для того, чтобы оторвать сытого комара от кожи.«Вместо того, чтобы двигаться быстро, они не торопятся, но они все время ускоряются, так что достигают конечной скорости, почти такой же, как у плодовых мух», — сказал Чанг. «Это то, что может быть уникальным для комаров и, возможно, даже для кровососов».Команда обнаружила, что плодовые мухи проявляют почти в четыре раза больше силы, чем комары во время взлета. Соавтор Барт Биманс сравнил анатомию мышц ног у комаров и плодовых мушек и обнаружил, что у комаров отсутствовали мышцы быстрого удара, которые присутствуют у плодовых мух, предположительно, «потому что [комары] должны создавать меньшую силу при отталкивании, "Сказал Мюиджрес.
«Эти видео показали, что самки комаров, несущие кровавую пищу, создают дополнительную подъемную силу, необходимую им для взлета с такими тяжелыми грузами, размахивая крыльями на большее расстояние во время каждого взмаха крыльев, чем комары, которые не несут грузы», — отметил Кёль.Затем команда планирует изучить приземления комаров, которые столь же незаметны, и сравнить их с взлетами и посадками других кровососущих и не кровососущих комаров, чтобы определить, оказывают ли они такое же легкое прикосновение.
Работа поддержана Национальным научным фондом (DGE-0903711) и Институтом зоотехники Вагенингена. Чанг и ее коллеги из Калифорнийского университета в Беркли и Университета Вагенингена в Нидерландах сообщат о своих выводах в статье, которая будет опубликована 18 октября в Журнале экспериментальной биологии.