Технические науки

Застрявшие в воде пчелы передвигаются с помощью «подводных крыльев»

Mory Gharib/Caltech

Ученые из Калифорнийского технологического института проанализировали поведение пчел, застрявших в воде и не способных взлететь. Выяснилось, что насекомые могут двигаться определенным образом, используя механизм, сходный с тем, который используют суда на подводных крыльях. Статья об этом была опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Прогуливаясь по кампусу Калтеха, инженер Крис Рох случайно увидел пчелу, застрявшую в воде пруда. Хотя подобный случай совершенно рядовой, он привел Роха и его научного руководителя Мори Гариба к открытию уникального способа, который позволяет пчелам перемещаться по водной глади.

Исследователи наблюдали за пчелой во время многолетней засухи в Калифорнии, когда фонтан пруда был выключен и поверхность воды была ровной. Инцидент произошел около полудня, поэтому солнце над головой отбрасывало тени пчелы и волны, которую она создавала, прямо на дно бассейна. Пока пчела изо всех сил пыталась пробраться к краю пруда, Ро заметил, что тени на дне бассейна показывали амплитуду волн, генерируемых крыльями пчелы, а также интерференционную картину колебаний, создаваемых каждым отдельным крылом.

В лаборатории ученые воссоздали условия пруда. Они поместили воду в кастрюлю, дали ей стать совершенно неподвижной, а затем поместили пчел одну за другой в воду. Свет при этом был направлен перпендикулярно поверхности воды, чтобы создать тени на дне кастрюли. Рох и Гариб изучили 33 пчелы, заставляя их двигаться по воде в течение нескольких минут, а затем давая отдых на некоторое время.

Оказалось, что, когда пчела садится на воду, та прилипает к ее крыльям, лишая способности летать. Однако эта липкость позволяет пчеле создавать волны, которые толкают ее вперед. В лаборатории Рох и Гариб отметили, что генерируемая волновая картина симметрична слева направо. Волна с большой амплитудой создавалась в задней части пчелы, в то время как перед пчелой отсутствовали такие колебания. Эта асимметрия позволяет пчелам двигаться вперед с силой около 20-6 ньютона.

C помощью скоростной съемки исследователям удалось выявить причину такой асимметрии: вместо того чтобы просто хлопать крыльями в воде, пчелы поворачивают их. Такие повороты обеспечивают тягу, необходимую для движения. Кроме того, размах крыльев пчел в воде более медленный, с амплитудой менее 10 °, в отличие от 90–120 °, когда насекомые летят по воздуху. На протяжении всего процесса верхняя сторона крыла остается сухой, в то время как нижняя цепляется за воду. Вода, которая остается прикрепленной к нижней стороне крыла, дает пчелам дополнительную силу, которую они используют, чтобы продвигаться вперед. Впрочем, они могут лишь на протяжении десяти минут поддерживать такое движение. Его принцип похож на работу подводных крыльев, которая сегодня используется во многих водных средствах передвижения. Исследователи уже приступили с созданию робота, использующего этот механизм.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.