Секреты полета пчел раскрыты

Пчелы используют комбинацию того, что они чувствуют и видят, чтобы придавать своему телу обтекаемую форму и достигать максимальной «топливной эффективности» во время полета. Это показало первое в мире исследование.

Ученые из Австралийского Центра зрения обнаружили, что пчелы используют свои усики-антенны, а также глаза, чтобы вычислять наилучшее положение тела для быстрого полета. Это открытие может помочь в разработке роботизированных летательных аппаратов, например, летающих машин, похожих на насекомых.

«Медоносным пчелам часто приходится преодолевать очень большие расстояния с небольшим количеством нектара, поэтому они должны быть максимально «топливно-эффективными», — говорит профессор Мандям Шринивасан. — Они достигают этого, поднимая брюшко, чтобы уменьшить сопротивление, и могут летать на высоких скоростях, используя меньше энергии».

Предыдущие исследования показали, что пчелы используют зрение, чтобы оценивать скорость полета и соответствующим образом двигать брюшком. «Если мы обманем пчелу, заставив ее думать, что она «летит» вперед, прокручивая мимо ее глаз фоновые изображения, она примет положение для полета, даже будучи привязанной. Чем быстрее мы двигаем изображения, тем выше она поднимает брюшко, готовясь к быстрому полету. Однако если мы направим на нее поток воздуха без изображений, пчела поднимет брюшко лишь ненадолго. Это означает, что они полагаются на зрение для регулирования полета».

Теперь исследователи пошли дальше, добавив в среду пчелы поток воздуха. «Мы создали встречный ветер и одновременно прокручивали фоновые изображения, — говорит Гэвин Тейлор. — Мы обнаружили, что когда вентилятор включен, пчела поднимает брюшко намного выше, чем когда он выключен. Это показывает, что хотя пчелам необходимо видеть, чтобы регулировать положение брюшка в полете, их реакция на обтекаемость также управляется воздушным потоком».

Профессор Шринивасан объясняет, что пчела ощущает поток воздуха своими антеннами: «Как только мы обездвижили антенны пчелы, ее реакция на обтекаемость снизилась, поскольку она полагалась только на глаза. Пчела использует антенны для многих удивительных вещей — пробует ими пищу, чувствует вибрацию воздуха, когда танцуют другие пчелы, а теперь мы знаем, что они также используют их для регулирования полета, определяя скорость ветра».

Использование информации от нескольких органов чувств для управления полетом более эффективно, так как помогает пчелам быстрее реагировать на изменения в окружающей среде. «Например, их антенны могут обнаружить изменение воздушного потока, например, внезапный порыв ветра, позволяя им скорректировать положение тела и скорость. Это то, что их зрение сделать не может, так как глаза могут не «увидеть» ветер».

«По мере того как мы начинаем создавать больше роботизированных летательных аппаратов, таких как «робопчелы» с крошечными машущими крыльями, лучшее понимание того, как летают эти существа, приближает нас на шаг к совершенствованию этих летающих машин», — говорит профессор Шринивасан.

«Например, мы можем разместить блоки батарей на небольших беспилотных летательных аппаратах, имитирующих брюшко пчелы. Аппарат может придавать себе обтекаемую форму при выполнении длительных крейсерских полетов — или стабилизировать себя, позволяя «брюшку» опускаться, когда это необходимо».

«Эти пчелы — живое доказательство того, что можно сконструировать летательные аппараты, которые будут маневренными, способными к навигации, весить менее 100 миллиграммов и могут облететь мир, используя энергию унции меда».

Исследование «Зрение и воздушный поток объединяются, чтобы сделать летающих пчел обтекаемыми» было опубликовано в журнале Scientific Reports.