Волоски на крилах допомагають кажанам літати - scisne

Рецептори на перетинці крила відчувають аеродинамічні умови.

Кажани використовують крихітні волоски, щоб визначати швидкість і напрямок вітру, оточуючого їх крила. Це може попереджати їх про можливу небезпеку втрати стійкості і дає можливість виконувати в повітрі вражаючі трюки пілотажу.

Кажани - це єдині ссавці, здатні до активного польоту, їхні крила фактично є перетинкою, покритої мікроскопічними волосками. Колись вчені вважали, що кажани використовують їх для відчуття навколишнього оточення під час польоту в темряві, але вивчення функції волосків було відкладено ще 70 років тому після відкриття здатності ехолокаційної орієнтації кажанів. Сюзанна Стербінг-д # 'Анжело, нейробіолог з Університету Меріленд, і її колеги взялися за вивчення волосків і виявили, що вони відіграють вирішальну роль для контролювання польоту кажана.

Щоб з'ясувати, яку інформацію отримують тварини від волосків на крилах, дослідники імплантували електроди в мозок кажанів і закріпили голови і крила на віброізоляційна столі. Потім вони направили потоки вітру на волоски і спостерігали за отриманою мозковою діяльністю.

Повітря активував нейрони в первинної соматосенсорной корі - частини мозку, стимулює почуття дотику. Пориви вітру були недостатньо сильні для активації тактильних рецепторів в перетинці крила, тому вчені вирішили, що інші рецептори, під назвою "клітини Меркеля", стимулюються рухом волосків. Коли дослідники видалили волоски на крилах за допомогою крему-депілятор, нейрони припинили відповідати на пориви вітру.

Нейрони реагували найбільш активно, коли потоки повітря були спрямовані на задню частину крила. Пориви вітру ззаду можуть бути ознакою турбулентних умов, а тому дослідники припустили, що інформація від волосків може сигналізувати кажана про необхідність стабілізації польоту.

Дослідники продемонстрували, що волоски також важливі під час нормального польоту кажана. Вони побудували штучний «ліс» з мереж і стовбурів дерев і навчали тварин шукати банан або личинку мучного хробака в якості нагороди. За словами Стербінг-д # 'Анжело, навчання кажана пролітати через перешкоди займає місяці. Коли тварини пристосувалися до завдання, дослідники зняли їх під час польоту через лабіринт. Після цього вони видалили волоски на крилах кажанів і знову зняли їх. Без волосків кажани прискорювали політ, і їх повороти були ширше і обережніше.

Таким чином, еволюція волосків може бути ключем до розгадки разючих умінь кажана до повітряної акробатики, включаючи круті повороти, зависання і приземлення догори дригом. На думку Стербінг-д # 'Анжело, волоски з рецепторами Меркеля могли розвинутися лише у кажанів. Група вчених під її керівництвом досліджували літаючих з високою швидкістю великих бурих кажанів (Eptesicus fuscus), а також більш повільних і зависають у повітрі короткохвостих криланами (Carollia perspicillata). Обидва види демонстрували однаковий тип зміни польоту, коли їх волоски на крилах були видалені.

Крім усього іншого, вже з'являються ідеї, як люди можуть імітувати тактику кажанів для запобігання повітряних катастроф. Як вважає Джеффрі Спеддінг, зоолог, який вивчає аеродинаміку в Університеті Південної Кароліни в Лос-Анджелесі, втрата стійкості в повітрі є найбільшою проблемою для повітряних суден. Він каже, що трубки Піто, що використовуються в даний час для визначення звалювання літака, працюють не дуже добре, а тому будь-яке поліпшення, яке можна отримати від кажанів, буде дуже корисним. При цьому, звичайно, властивості махають крилами тварин не завжди можна застосувати для літаків з зафіксованими крилами.

Інженери-механіки з різних дослідницьких лабораторій сподіваються використовувати ці дослідження для забезпечення кращої маневреності автономних літаючих об'єктів, або дронів. Вони використовуються і армією, і в цивільних цілях. Так, ці апарати зможуть залітати в будівлі в пошуках людей, які опинилися в пастці після землетрусів, або ж в лісонасадження для підрахунку популяцій птахів.

Передбачається, що можна буде робити штучні варіанти волосків на крилах кажанів з використанням гнучких полімерів з керамічною основою, які відповідають на зусилля, імітуючи дію рецепторів Меркеля. Літаки з волохатими крильми? Може, не така вже й божевільна ідея.

Міжнародний колектив вчених з'ясував, наскільки легко доводиться джмелям літати в сильно вітряну погоду. Виявилося, що навіть в умовах значної турбулентності особливий механізм створення підйомної сили дозволяє комахою залишатися на льоту з мінімальними додатковими витратами енергії.

Біологи з Німеччини та Брунею виявили, що один з видів непентеса - хижого рослини, що мешкає в тропічних лісах - вміє привертати до себе увагу кажанів завдяки особливостям відображення ультразвуку його глечиком.

Жива природа нерідко ставить в тупик дослідників, підносячи їм різні «технічні» загадки. Одна з них, над якою ламає голови не одне покоління вчених, - як багато морські тварини, риби і дельфіни примудряються рухатися в щільній воді зі швидкостями, часом недоступними навіть для польоту в повітрі. Меч-риба, наприклад, пливе зі швидкістю 130 км / год; тунець - 90 км / ч. Розрахунки показують: щоб подолати опір води і набрати таку швидкість, рибі необхідно розвинути потужність автомобільного двигуна - близько 100 кінських сил. Такі потужності для них недосяжні! Залишається припустити тільки одне: риби якимось чином «вміють» дуже сильно знижувати опір води.

Американські біологи виявили, що самки звичайного вампірів (Desmodus rotundus) діляться здобутій кров'ю з іншими самками в групі, щоб бути впевненими, що їх нагодують в свою чергу.

За роки досліджень ми підібралися впритул до розуміння механізмоввознікновенія і природи смерчів. Джеймс Спенн проводить коротку екскурсію в світ цього красивого, але руйнівного, явища.

Міжвидової обмін генами, або горизонтальний перенос (lateral gene transfer), широко поширений в світі бактерій (бактерій і архей). Вважалося, що для вищих організмів, особливо багатоклітинних тварин і рослин, міжвидовий обмін генами не характерний і зустрічається лише як рідкісна аномалія. Всупереч цим уявленням виявилося, що гени і навіть цілі геноми паразитичних бактерій іноді можуть вставлятися в хромосоми тварин-господарів.

Олександр Марков, Яків Кротов

З християнської точки зору

Людина походить від мавпи, а релігія - від невігластва? Або як? Де проходить межа між науковим і християнським розумінням людини? Гість програми "З християнської точки зору" - біолог Олександр Марков. Веде програму Яків Кротов.

Трансгенні рослини мають тенденцію поширюватися "самі по собі", це вже досить відомий факт. І саме як до факту до цього слід ставитися. Як це відбувається? І хто з усією визначеністю може сказати, до чого це може привести? З цими та іншими запитаннями ми звернулися заступнику директора з наукової роботи Інституту фізіології рослин ім. К. А. Тімірязєва української Академії наук, Смелау Диликовічу Цидендамбаеву.