Жук размером с крупинку опровергает предположения о механике полета. Необычному механизму и рисунку его полета посвящена статья в журнале Scientific American.

Жук размером с песчинку переворачивает представления о полете с ног на голову. Пернатый жук (Paratuposa placentis), длиной менее полумиллиметра. В таких масштабах воздух становится вязким, и ученые когда-то считали, что жуки просто дрейфуют туда, куда их уносит ветер. Но новое исследование, опубликованное в журнале Nature (автор Сергей Е. Фарисенков и др.) показывает, как они используют легкие крылья, чтобы не отставать от видов, в три раза превосходящих их по размерам.

Эти жуки щеголяют щетинистыми, похожими на перья крыльями. Эти пористые придатки легкие и создают меньшее трение, чем типичные мембранные крылья, которые есть у мух, помогая жуку создавать подъемную силу. По словам авторов нового исследования, многочисленные линии насекомых, в том числе паразитические осы, развили похожие крылья, поскольку они уменьшились в размерах, но эти жуки используют ранее неизвестную стратегию для своего огромного летного мастерства.

В 2017 году исследовательская группа собрала пернатых жуков из кусочков грибов во вьетнамских джунглях. Чтобы записать бесконечно малые траектории полета насекомых, экспериментаторы поместили существ в прозрачную камеру и снимали их двумя высокоскоростными камерами со скоростью почти 4000 кадров в секунду во время серии тестов. Они использовали эти записи для построения трехмерных моделей миниатюрного жука и расчета его аэродинамики.

Команда обнаружила, что вместо того, чтобы махать крыльями вверх и вниз, перьекрылые жуки закручивают их в «замечательную» восьмерку, говорит соавтор исследования Дмитрий Коломенский, физик, изучающий механику жидкости в Московском Сколковском институте науки и технологий. После того как щетинистые крылья раскрываются из своих защитных чехлов, известных как надкрылья, они отражают друг друга во время движения, хлопая друг о друга как перед насекомым, так и позади него — Коломенский говорит, что это движение напоминает экстремальную версию плавательных движений, таких как баттерфляй. Надкрылья стабилизируют жука и его вращающиеся крылья, предотвращая его вращение.

Сходство рисунка с плаванием особенно интригует Арвинда Сантханакришнана, инженера-механика, который изучает аэродинамику крошечных насекомых в Университете штата Оклахома. «Обычно этот тип гребли наблюдается у мелких водных ракообразных, таких как водяные блохи», — говорит Сантханакришнан, который не принимал участия в исследовании. «Было довольно удивительно увидеть, что аналогичная стратегия использовалась крошечными перьекрылыми жуками для создания подъемной силы».

Коломенский и его коллеги надеются проиллюстрировать особенности полета других, столь же крошечных насекомых. Они говорят, что их результаты могут повлиять на то, как инженеры используют летные технологии.