Водомерки знают, как избежать проваливания при прыжке

Водомерки всю жизнь проводят на поверхности воды. Недавно учёные начали изучать биомеханику их почти вертикальных прыжков, которые насекомые используют для побега от подводных хищников.

В новом выпуске Nature Communications международная команда биологов и инженеров показывает, что водомерки, по-видимому, «знают», когда могут провалиться сквозь поверхность воды, и корректируют движения ног, чтобы этого избежать.

Исследователи использовали замедленную видеосъёмку прыжков и создали математическую модель для объяснения их механики. Модель предсказывала поведение, максимизирующее скорость прыжка, для нескольких видов водомерок с разным размером тела и морфологией ног. Предсказания подтвердились реальными данными.

Ключевой механизм:

• При прыжке средние и задние ноги водомерки отталкиваются от воды, создавая под собой углубления (димлы).
• Пока димлы не прорываются, ноги имеют опору на поверхности, и прыжок получается быстрым.
• Если ноги движутся слишком быстро и глубоко, димл прорывается, опора теряется, и прыжок замедляется.

Математическая модель рассчитала для разных размеров и морфологий насекомых критическую скорость движения ног, за которой димл должен прорваться. Фактическая скорость движения ног у всех изученных видов оказалась чуть ниже этого критического порога. Таким образом, насекомые двигают ногами быстро, но не слишком быстро, чтобы максимизировать скорость прыжка.

Пока неизвестно, основана ли эта точная корректировка движений на индивидуальном обучении или является врождённой способностью.