Пикирующие мухи-убийцы теряют управление на сверхвысоких скоростях

Мухи-убийцы (Coenosia attenuata) при пикировании на добычу достигают ускорения свыше 3g, но на таких скоростях часто промахиваются, так как не могут скорректировать курс.

К такому выводу пришли исследователи из Кембриджского, Линкольнского и Миннесотского университетов в работе, опубликованной в Journal of the Royal Society Interface.

Рекордное ускорение

• При атаке на летящую снизу добычу мухи совершают высокоскоростное пике с ускорением до 36 м/с² (эквивалентно 3.6g).
• Это возможно, потому что они машут крыльями при падении, сочетая ускорение от активного полета с ускорением свободного падения.
• Для сравнения: сапсаны, самые быстрые хищники в воздухе, при пикировании со сложенными крыльями достигают ускорения всего 6.8 м/с².

Эксперимент и открытие

Исследователи построили прозрачную «летную арену», где двигалась искусственная цель. Атаки мух снимали высокоскоростные камеры, а данные использовали для 3D-реконструкции атаки.

• Мухи развивали наибольшее ускорение при старте с потолка арены.
• Частота взмахов крыльев была одинаковой при старте с любой поверхности, что указывает на определяющую роль комбинации силы крыльев и гравитации в итоговой скорости.

Цена скорости

«Когда мухи-убийцы взлетали с пола или стен, они начинали движение в момент, позволяющий пройти кратчайший путь к цели. Но они не могли этого сделать при старте с потолка, потому что высокое ускорение от гравитации меняло ожидаемую траекторию», — пояснил Серджио Россони, первый автор статьи.

Сверхвысокое ускорение позволяет мухе иногда ловить добычу почти мгновенно, но часто приводит к промаху: на такой скорости невозможно скорректировать курс, если жертва сместится. Однако даже промах быстро сокращает дистанцию, позволяя мухе не упустить добычу из виду для финального маневра.

Эволюционный компромисс

Исследователи полагают, что «игнорирование» гравитации при пикировании может компенсироваться другим преимуществом: высокая скорость атаки вынуждает жертву резко менять направление, а для этого ей приходится замедляться, что облегчает поимку.

Мухи-убийцы — нетипичные хищники среди насекомых: они атакуют вниз, на фоне визуально «загруженной» земли, хотя охотиться вверх, на фоне неба, проще. Это исследование помогает понять, на какие компромиссы может идти хищник, когда выживание зависит от скорости решений и точности действий, но сенсорные возможности и «вычислительная мощность» сильно ограничены.