Биологи МГУ обнаружили способность к необычайно быстрому и маневренному полету у мельчайших жуков — перокрылок

Статья опубликована в виде краткого сообщения в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS) в сентябре 2020 года. Исследование поможет разобраться в одной из основных тенденций эволюции насекомых — миниатюризации.

Результаты работы и дальнейших исследований в этом направлении могут быть использованы инженерами, разрабатывающими миниатюрных летающих роботов, которые пока намного крупнее мельчайших летающих насекомых, но в ходе разработок, подобно многим насекомым в ходе эволюции, тоже становятся всё миниатюрнее.

Фарисенков Сергей Эдуардович, м.н.с. кафедры энтомологии: «Это первое сравнительное исследование основных характеристик полета (скорости вообще, скорости при движении в горизонтальной плоскости и ускорения) разных видов мельчайших жуков — представителей семейства перокрылок (Ptiliidae) — и родственных им более крупных жуков из эволюционно близких семейств стафилинид (Staphylinidae) и мертвоедов (Silphidae). Перокрылки отличаются от своих более крупных родичей не только размерами, но и характерным для микронасекомых строением крыльев — так называемой птилоптеригией: у их крыльев очень узкая крыловая пластинка, обрамленная по периферии очень длинными относительно размеров крыла щетинками. Летая с помощью таких крыльев, жуки используют особый механизм полета, при каждом взмахе хлопая крыльями над телом, а затем под ним».

Авторы статьи показали, что несмотря на крошечные размеры, жуки-перокрылки обладают исключительно быстрым и маневренным полетом. Хотя абсолютная скорость полета у летающих животных в целом тем меньше, чем меньше размеры тела, перокрылки, как выяснилось, летают приблизительно с такой же скоростью, как родственные им более крупные жуки, превышающие их по размерам в несколько раз, а максимальное ускорение, достигаемое в полете некоторыми перокрылками, приблизительно вдвое больше, чем максимальное ускорение намного более крупных жуков из родственных семейств. Особенно впечатляющей оказалась относительная (относительно размеров тела) скорость тела отдельных видов перокрылок: жук Acrotrichis sericans может преодолевать в секунду расстояние, в 975 раз превышающее длину его тела, это самая высокая относительная скорость перемещения в горизонтальной плоскости, отмеченная на настоящий момент у кого-либо из животных.

Работа была проведена сотрудниками кафедры энтомологии МГУ: Фарисенковым С.Э., Петровым П.Н. и Полиловым А.А., а также студенткой кафедры Лапиной Н.А., при поддержке грантами РНФ и РФФИ.

Жуков, пойманных во Вьетнаме и в России (в окрестностях Звенигородской биологической станции МГУ), помещали в умеренно освещенные видимым светом прозрачные боксы, где их передвижения по воздуху регистрировали в ярком, но невидимом для самих жуков инфракрасном свете с помощью двух видеокамер для высокоскоростной съемки, а затем реконструировали на компьютере траектории их полета и анализировали различные параметры их перемещений по данным траекториям.

Полилов Алексей Алексеевич, д.б.н., профессор РАН, заведующий кафедрой: «В дальнейшем планируется продолжить изучение полета мельчайших жуков и их более крупных родичей (а также других микронасекомых и более крупных представителей родственных групп), не только анализируя параметры их передвижения по воздуху, но и моделируя механизм полета (наша группа уже проводит такие исследования, и первые их результаты уже опубликованы)».