Многие из нас видели, как аккуратно приземляется пчела на лепесток цветка, однако до последнего времени никто не знал, каким образом ей удается совершать столь мягкую посадку. Однако ученым удалось выяснить это. Оказывается, пчела, когда снижает скорость при посадке, всегда внимательно следит за изменениями размера объекта на месте приземления.
Любой пилот может подтвердить то, что приземление — это самая сложная часть полета. Во время нее требуется весьма тонкий расчет и четкая координация действий — иначе дело может закончится катастрофой. Именно поэтому летчики часто говорят, что взлететь в режиме "автопилота" в принципе можно, но вот сесть — нельзя. То есть, тоже, конечно можно, однако не совсем так, как хотелось бы пассажирам и экипажу.
А как обстоит дело с приземлением у тех животных, которые имеют способность к полету? Могут ли они четко рассчитать, на каком расстоянии от поверхности земли нужно снижать скорость, и то, каким именно образом следует ее снижать? Наблюдения показывают, что такое не всегда получается и у братьев наших старших. Например, многие соколы гибнут в подростковом возрасте именно из-за того, что, пикируя на птицу и промахнувшись, не могут нормально приземлится. Как видите, даже к птицам умение правильно рассчитать свою скорость при посадке, приходит с опытом.
А вот насекомые, похоже, всегда приземляются без особых проблем — по крайней мере, случаи травм при посадке среди них достаточно редки (в той ситуации, конечно же, если посадка не была вынужденной). Как же им удается почти всегда приземляться достаточно мягко и точно? Особое удивление вызывает еще и то, что мозг любого насекомого устроен куда более просто, чем таковой у нас с вами и вообще всех позвоночных, и, кроме того, у этих живых существ отсутствует стереоскопическое зрение, которое весьма помогает при таком сложном летном маневре, как посадка.
И вот недавно биолог Мандиам Шринивасан из Квинслендского университета (Австралия), а также его коллеги из Швеции и Германии смогли раскрыть тайну успешной посадки насекомых, исследовав поведение при приземлении обычной медоносной пчелы (Apis mellifera). Для этого ученые несколько раз записали в ускоренном режиме на видеокамеру весь процесс приземления у этих насекомых. После этого они смогли рассчитать скорость перемещения по трем направлениям всех пчел, которые были сняты на видео. В итоге исследователи обнаружили, что всегда перед приземлением пчелы сбрасывали скорость, и, что самое интересное, делали это не сразу, а постепенно.
Однако что же подсказывает этим насекомым, что поверхность близка и скорость нужно снизить? Биологи, проведя ряд экспериментов, обнаружили, что пчелы во всем полагаются на зрительную информацию — известно, что если приближаться к какому-нибудь объекту, то он становится для приближающегося больше по размерам, а если сохранять еще при этом свою скорость постоянной, то размеры объекта будут расти очень быстро, по экспоненциальной зависимости. Так вот, ученым удалось установить, что при приземлении пчелы стараются не допустить такого ускорения роста приближающегося объекта, и именно для этого и корректируют собственную скорость — таким образом, чтобы объект перед ними увеличивался равномерно, без ускорения. Более того, наблюдения показали, что чем ближе насекомые оказывались к месту посадки, тем медленнее они летели. Проведенные расчеты показали, что скорость полета пчел всегда падала пропорционально сокращающемуся расстоянию от "пилота" до цели.
Интересно, что несколько раз биологи пытались обмануть пчел с помощью вращающегося спирального рисунка, который помещался на предполагаемую "посадочную площадку". Смысл этого обмана был в том, что если спирали вращались в одну сторону, то создавалось впечатление, будто бы место посадки увеличивается в размерах, а если в другую — то она как будто уменьшалась. Так вот, пчелы не смогли распознать этого обмана и в первом случае начинали замедляться куда раньше, чем это было было нужно, а в другом — не снижали вовремя скорость и прямо-таки врезались в крутящуюся спираль на полном ходу.
Хотя все опыты авторы работы проводили на вертикальной поверхности, в статье, опубликованной в журнале PNAS они высказывают предположение, что, судя по всему, пчелы садятся на горизонтальную поверхность совершенно так же. По мнению исследователей, имея такой замечательный посадочный "автопилот", насекомому совсем не обязательно знать расстояние до объекта или скорость, с какой оно приближается к нему. Самое главное — это уметь оценить увеличение размера цели. Именно эта способность и позволяет пчелам садиться на любые цветы, не повреждая их при этом — ведь хрупкие лепестки часто могут просто не выдержать жесткой посадки.
Вопрос о том, все ли насекомые используют именно такой автопилот или нет, исследователи оставляют открытым — для того, чтобы ответить на него, у ученых пока не хватает данных. Но не исключено, что те, кому приходится садиться на цветы, то есть насекомым-опылителям, приземляются именно так, как это делают пчелы. Именно поэтому цветы после такого "контакта" в большинстве случаев остаются целыми и невредимыми.
Биологи считают, что их открытие сможет помочь авиационным инженерам — не исключено, что взяв за основу пчелиный автопилот, они смогут сконструировать такое устройство, которое сможет посадить любой самолет в экстремальной ситуации без помощи летчика и диспетчера. И эта посадка будет такой же мягкой, как приземление пчелы на лепесток цветка…
Читайте все самое интересное в рубрике "Наука и техника"