Как комары прячутся от дождя. Как крошечные насекомые выживают во время дождя

Экология

Крошечное, очень легкое тело комара является ключом к его способности выживать, летая под дождем, согласно новым исследованиям.

Команда ученых их Технологического Института Джорджии сняли на видео комара, летящего во время дождя, который сталкивался с каплями. Записи показали, что тело комара оказывает такое маленькое сопротивление, что он как бы сливается с каплей, и они начинают движение вместе.

Недавние исследования помогли объяснить, как мелким насекомым удается жить во влажной и сырой среде, более того, они также помогли ученым разработать крошечных летающих роботов, которые не восприимчивы к природным стихиям.

"Я надеюсь, люди станут немного иначе относиться к дождю , - говорит руководитель исследований Дэвид Ху (David Hu). – Если вы имеете очень маленькие размеры, дождь для вас представляет угрозу. Однако кажется, что комары настолько малы, что их размеры позволяют оставаться целыми и невредимыми".

Доктор Ху и его коллеги заинтересовать вопросом о том, какие хитрости используют мелкие насекомые, чтобы выжить. После многочисленных попыток поиграть в "самую сложную игру в дротики", по словам ученых, Ху сумел попасть в летящих комаров каплями воды, а результаты записать на видео.

Каждая капля воды была по весу тяжелее самого комара в 2-50 раз, но то, что увидели ученые, очень их удивило. Описывая результаты, доктор Ху приводит параллели с китайским боевым искусством Тай-ци.

"Тут есть своя философия: если вы не можете противостоять силе противника, вы не почувствуете ее , - объясняет он. – Именно поэтому они не чувствуют силу, они просто соединяются с каплей и путешествуют вместе с ней".

Когда двигающийся объект сталкивается с другим, происходит внезапная остановка, в результате чего образуется сила, способная вызвать повреждения. Например, если машина врезается в стену на скорости 50 километров в час, неподвижная стена и машина должны поглотить всю энергию, которая получается при движении, что приводит к серьезным разрушениям.

Что касается комаров, они не могут замедлить движение капли, однако при столкновении берут на себя минимум энергии.

Выжить во время столкновения - не единственная проблема крошечных насекомых. Они должны как-то выбраться из водяного кокона еще до того, как капля придавит насекомое к земле, двигаясь со скоростью 30 километров в час.

Тело комара покрыто мелкими водоотталкивающими волосками, что также помогает насекомому "выйти сухим из воды" . Всем комарам, которые участвовали в исследованиях, удалось выбраться из капель воды еще до того, как они упали на землю.

Сегодня известны около 3500 разных видов семейства комаров.

Минимальный вес и маленькие размеры тела помогают комарам кусать животных и человека, будучи незамеченными.

Насекомые впрыскивают слюну, которая содержит антикоагулянт, который не позволяет их хоботкам забиваться.

В Технологическом институте Джорджии узнали, как комарам удается летать во время дождя. Съёмка показала, что даже столкновение с дождевой каплей не наносит кровососам никакого вреда, а дальнейшие расчеты показали, почему так происходит.

Первой версией ученых было, что комары просто уклоняются от падающих капель. Чтобы подтвердить или опровергнуть эту теорию группа исследователей под руководством математика Дэвида Ху поставила следующий эксперимент: комаров запустили в контейнер с решетчатой крышкой и сверху распылили искусственный дождь. Полёт насекомых снимали специальной камерой.

Таким образом, во-первых, удалось выяснить, что комары вовсе не облетают капли, подставляясь даже под прямые удары. При этом насекомые лишь слегка сбиваются с курса, но потом выравниваются и продолжают лететь дальше по своему маршруту. Ученые даже подсчитали, что во время столкновения с каплей жидкости на комара в течение одной миллисекунды действует перегрузка от 30 до 300g. Для сравнения, у человека этот предел составляет 25g.

Дальнейшие опыты показали, что всё дело в том, что при столкновении с малоинерционными объектами жидкость деформируется, но не дробится. А это значит, что импульс, который насекомое получает от капли, сравнительно невелик.

Комары даже в ливень умудряются не терять координацию не сбиваться с пути. Ведь теоретически одна капля дождя весит практически в пятьдесят раз больше чем сам комар, и по идее должна убивать насекомое одним ударом.

Однако каким-то образом это не происходит, что мешает естественно бороться с комарами . Им не только удаётся выжить после такого столкновения, но и чувствуют себя комарики вполне удобно и комфортно.

Суть эксперимента

Чтобы найти ответ к этой загадке учёными из Технологического института в Джорджии был проведён эксперимент. Они создали специальный контейнер с искусственным дождём внутри, причём дождь ничуть не отличался от настоящего.

В контейнер были запущены комары, и их полёты снимали специальной видеокамерой в режиме высокоскоростной съёмки. После проведённого исследования был получен результат, который дал ответ на все не ясные вопросы и прояснил всю ситуацию в целом.

Выводы удивили

Оказывается, комары во время полётов под дождём даже не пытаются избежать столкновения с каплями и постоянно получают скользящие удары по своему телу. Но удары вызывают всего временное изменение маршрута, и они быстро стабилизируются.

Дело в том, что удар от капли совсем не велик, и при столкновении с комаром капля не разлетается на части, а всего лишь слегка деформируется, теряя всего не больше двух процентов от своей скорости. По этой причине импульс, передающийся при ударе совсем не велик, и комар продолжает лететь без каких либо не удобств и последствий для себя.

Американские биологи объяснили полеты комаров в дождь. Дождевая капля размером с комара весит примерно в 50 раз больше насекомого, и столкновения с такими объектами, казалось бы, должны были изничтожить кровососов. Тем не менее они процветают в тех регионах мира, где ливни - обычное дело.

Дэвид Ху (David Hu), математик по образованию, большую часть времени посвящающий изучению способов передвижения животных и насекомых, и его коллеги из технологического института Джорджии решили выяснить, что же происходит с комарами во время дождя.

Учёные сделали небольшой контейнер с решётчатой крышкой, внутри которого при поливе сверху шёл искусственный дождь. От настоящего он почти не отличался, разве что скорость капель была ниже.
Насекомых поместили в резервуар и записали их полёты на видео. Съёмка высокоскоростной видеокамерой показала, что хотя комары и не уворачиваются от капель воды, они при этом умудряются не пострадать от ударов.

Комары постоянно получали скользящие и прямые удары от гигантских, по меркам мира насекомых, капель. Однако это не останавливало кровопийц, они лишь чуть сбивались с курса, а затем быстро приходили в себя и стабилизировали полёт.
Ученые даже провели эксперимент с шариками из пенопласта. Их наполняли различными жидкостями, стремясь получить наиболее реалистичную модель столкновения комара и капли воды.

Размер комара и дождевой капли примерно одинаков - около 3 мм, однако массы очень отличаются. У капли она составляет около 100 мг, в то время как комар весит всего 2 мг. Вследствие этого капля падает со скоростью порядка 9 м/с. и комар сталкивается с ней через каждые двадцать секунд.

Капля, соударяясь с малоинерционным объектом, деформируется, но не разлетается на брызги, как при столкновении с плоскостью. Из-за этого импульс, передающийся от водной капли насекомому, не велик. Шарик воды из-за удара теряет лишь 2% своей скорости, а комар продолжает лететь, как ни в чём не бывало.

Комар в ходе столкновения с каплей может испытывать перегрузку от 30 до 300 g в течение одной миллисекунды. Для сравнения: предел человеческих возможностей – 25 g на протяжении 1,2 сек.

Комары могут летать во время дождя! И инженеры уже грезят о том, что рано или поздно будут созданы миниатюрные беспилотные летательные аппараты, которые тоже смогут работать и в солнечную, и в дождливую погоду.

Комар при попадании на него капли ведет себя по-разному
Если бы комар не летел, а сидел на твердой поверхности, то несущаяся с бешеной скоростью водяная капля могла бы с легкостью уничтожить его. В воздухе же ситуация складывается немного по другому.

Если капля задевает насекомое как бы вскользь, например, по лапкам или по боку, то он просто кувыркается немного, но траектория движения его остается прежней.

Прямое же попадание на само тельце, надолго выводит комара из строя, пока он не освободится от воды. При этом высота его полета уменьшается примерно на 6 см.
Физики объясняют это тем, что при попадании капли на тело комара, тот как бы амортизирует, и создается эффект гашения передаваемой энергии. В то же время скорость полета водяной капли не снижается.

Один из выводов проделанной исследовательской работы: комары летают во время дождя, потому что слишком мало весят. Результат этого исследования был опубликован в научном издании Proceedings of the National Academy of Sciences.
Ученые надеются, что проведенные опыты могут внести огромный вклад в авиационную промышленность, так как это поможет в дальнейшем изобрести летательный аппарат очень маленького размера.

Знаете ли вы?

Почему не падают пагоды?

В странах Востока, например в Японии, землетрясения разрушают железобетонные здания, стальные мосты, а деревянные пагоды стоят и стоят! Может быть, в их конструкции есть секрет?
Есть, и даже не один.
Прежде всего пагоды строили на прочных фундаментах, не разрушающихся даже при сильных толчках. Но, кроме того, внутри каждой пагоды древние строители подвешивали сверху вниз длинную деревянную балку с грузом на конце.
Частоту колебаний этого своеобразного маятника подбирали такой, чтобы во время землетрясения он раскачивался в противофазе с самой постройкой, помогая гасить колебания.
Точно так работают сегодня динамические гасители колебаний на высоких заводских трубах и телебашнях.

В Технологическом институте Джорджии узнали, как комарам удается летать во время дождя. Съёмка показала, что даже столкновение с дождевой каплей не наносит кровососам никакого вреда, а дальнейшие расчеты показали, почему так происходит.

Первой версией ученых было, что комары просто уклоняются от падающих капель. Чтобы подтвердить или опровергнуть эту теорию группа исследователей под руководством математика Дэвида Ху поставила следующий эксперимент: комаров запустили в контейнер с решетчатой крышкой и сверху распылили искусственный дождь. Полёт насекомых снимали специальной камерой.

Таким образом, во-первых, удалось выяснить, что комары вовсе не облетают капли, подставляясь даже под прямые удары. При этом насекомые лишь слегка сбиваются с курса, но потом выравниваются и продолжают лететь дальше по своему маршруту. Ученые даже подсчитали, что во время столкновения с каплей жидкости на комара в течение одной миллисекунды действует перегрузка от 30 до 300g. Для сравнения, у человека этот предел составляет 25g.

Дальнейшие опыты показали, что всё дело в том, что при столкновении с малоинерционными объектами жидкость деформируется, но не дробится. А это значит, что импульс, который насекомое получает от капли, сравнительно невелик.