Детёныши богомолов используют «вращение» в прыжке для точных приземлений

При прыжке мелкие насекомые, такие как блохи, цикадки и кузнечики, обычно неконтролируемо вращаются из-за крошечных ошибок в приложении силы относительно центра масс. Учёные полагали, что они не могут это контролировать.

Однако новый анализ высокоскоростной съёмки прыжков бескрылых нимф богомолов показал, что они не только контролируют, но и целенаправленно используют вращение. Это позволяет им с высокой точностью прыгать на цель и переориентировать тело в воздухе — всё менее чем за десятую долю секунды.

Механика контролируемого вращения

Исследователи использовали тонкий чёрный стержень в качестве цели для прыжка. Во время прыжка насекомые одновременно вращали ноги и брюшко в разных направлениях (по и против часовой стрелки), перераспределяя угловой момент («спин»). Это позволяло им точно сориентировать тело для приземления на цель.

Весь прыжок от толчка до посадки длился около 80 миллисекунд — быстрее, чем моргание человеческого глаза.

Изначально учёные думали, что богомолы лишь компенсируют естественное вращение. Но выяснилось, что они намеренно создают контролируемое вращение при отталкивании, а затем манипулируют им в воздухе с помощью сложных движений конечностей для точного позиционирования.

Результаты исследования

В исследовании, опубликованном в журнале Current Biology, проанализировали 381 замедленное видео с прыжками 58 молодых богомолов.

«Мы предполагали, что вращение — это плохо, но ошибались. Нимфы богомолов намеренно создают вращение и используют его в воздухе, чтобы развернуть тело для приземления на цель», — сказал профессор Малкольм Барроуз из Кембриджского университета.

Когда цель приближали, богомолы вращались вдвое быстрее, чтобы обеспечить параллельное положение тела при захвате.

Эксперимент с ограничением движений

Чтобы проверить механизм, исследователи склеили сегменты брюшка, ограничив возможность перераспределять вращение. Точность прыжка не пострадала — богомолы всё равно достигали цели. Однако они не могли правильно развернуть тело и врезались в неё головой, отскакивая назад.

Неразгаданные вопросы и перспективы

Главный вопрос: как богомолы управляют этой акробатикой на таких скоростях? Перед прыжком они совершают сканирующее движение головой. «Просчитывают ли они всё заранее или вносят поправки на лету с молниеносной скоростью? Мы не знаем ответа», — отметил Барроуз.

Соавтор доктор Грегори Саттон из Бристольского университета считает, что робототехника может почерпнуть идеи у нимф богомолов: «Для маленьких роботов полёт энергозатратен, а ходьба медленна. Прыжки — логичное решение, но контроль вращения у прыгающих роботов — почти неразрешимая проблема. Молодой богомол — природный пример механической системы, которая может её решить».