Летучие мыши используют массивные крылья для посадки вверх ногами

Крылья летучих мышей тяжелее для их размера тела по сравнению с птицами и насекомыми. Эти сравнительно громоздкие "плавники" могут казаться помехой для маневренности, но новое исследование показывает, что дополнительная масса крыльев делает возможной ключевую часть их акробатики: способность приземляться вверх ногами.

"Летучие мыши приземляются уникальным способом", — говорит Шэрон Сварц, биолог из Университета Брауна, старший автор исследования. Они переходят от полёта головой вперёд к выполнению акробатического манёвра, который оставляет их головой вниз и ногами вверх.

Используя специальный вольер, высокоскоростные камеры и компьютерное моделирование, исследователи показали, что ключевую роль играет масса крыльев и инерция. Крылья летучих мышей — это тяжёлые, похожие на руки структуры из костей, мышц, суставов и кожи. Активно перемещая эту дополнительную массу крыльев, мыши генерируют инерционные силы для изменения ориентации, а не полагаются на аэродинамические силы от отталкивания от воздуха. Это похоже на то, как ныряльщики или кошки используют смещение массы для переворота.

В ходе исследования, опубликованного в PLOS Biology, мышей двух видов обучали залетать в вольер и приземляться на сетку, закреплённую на потолке. Камеры зафиксировали тонкий манёвр крыльями за доли секунды до посадки: при приближении к потолку мышь слегка прижимает одно крыло к телу, в то время как другое остаётся полностью расправленным. При каждом взмахе в этой асимметричной конфигурации мышь поворачивается на пол-оборота, что помогает ей встретить сетку ногами первыми.

Компьютерное моделирование подтвердило, что наблюдаемый эффект обусловлен именно инерцией, а не аэродинамикой. Когда в симуляции "отключали" аэродинамические силы, виртуальные мыши всё ещё могли воспроизвести манёвр. Однако при уменьшении массы крыльев в модели до пропорций, характерных для мухи-дрозофилы (очень лёгкие крылья), вращение для посадки без аэродинамических сил становилось невозможным.

"Это говорит нам, что у летучих мышей с их тяжёлыми крыльями инерционные силы важнее аэродинамических", — пояснил Кенни Бреер, соавтор исследования. "Это несколько неинтуитивный вывод. Обычно думают, что животному невыгодно иметь такие массивные крылья. Но здесь оказывается, что массой можно пользоваться с пользой".

Исследование не только проливает свет на биологию полёта летучих мышей, но и может быть полезно для разработки дронов и летающих микророботов, где маневрирование остаётся сложной задачей. Подход с использованием перераспределения массы может оказаться перспективным.