Исследование показало, как шмели садятся на качающиеся цветы.
Посадка на движущуюся цель — сложная задача даже для летающих животных. Когда цветок колышется на ветру, шмелю необходимо синхронизировать свой полет с его движением, не отрывая взгляда от цели. Новое исследование, проведенное учеными из Вагенингенского университета и Делфтского технологического университета, раскрыло, как насекомым удается справляться с этой задачей.
В ходе эксперимента ученые разместили круглую платформу в форме цветка у входа в улей, где шмели учились приземляться. Во время тестов модель цветка перемещалась вбок со скоростью два полных цикла в секунду, отклоняясь на 2,5 сантиметра в каждую сторону. Три высокоскоростные камеры зафиксировали 48 эпизодов посадки, которые ученые реконструировали в трех измерениях. Это позволило разделить два одновременных действия насекомых: боковое движение для следования за платформой и поворот головы для удержания цели в поле зрения.
Результаты, опубликованные в журнале Journal of the Royal Society Interface, показали, что шмели выполняют обе задачи, используя одну и ту же визуальную информацию, но разными способами. Насекомые точно следовали за боковыми движениями платформы, но делали это с небольшой задержкой во времени. Такая стратегия позволяла им реагировать на уже произошедшее движение, не пытаясь предсказать траекторию цветка. Для движения вбок пчелы совершали наклоны, которые точно соответствовали необходимому ускорению для перенаправления аэродинамической силы, подобно тому, как это делает вертолет.
Экспериментальная установка, последовательность приземления и сенсомоторные параметры.Исследователи протестировали математические модели, объединяющие оптический поток со скоростью поворота пчелы. Учет поворота помог отделить визуальное движение, вызванное вращением насекомого, от движения, вызванного его боковым смещением. Для слежения вбок хорошо работало простое правило: чем больше суммарный визуальный сигнал, тем сильнее ускорение. Для поворотов же требовалась дополнительная реакция на скорость изменения оптического потока.
Исследование также выявило, что угол, под которым пчела видит цветок, играет меньшую роль, чем сигналы движения. Симуляции показали, что реакция на визуальное движение цветка сама по себе инициирует поворот, удерживая цель в центре поля зрения без отдельной коррекции смещения.
Исследователи признают, что эксперименты проводились только при боковом движении. Они предполагают, что информация о положении цели может стать более важной при непредсказуемых порывах ветра. Дальнейшие испытания этой стратегии на летающих роботах могут предоставить инженерам простой способ программирования посадки на движущиеся площадки.
Ранее стало известно, сколько могла бы зарабатывать муха-дрозофила.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
