Тяжелые крылья помогают летучим мышам приземляться вниз головой
Способность летучей мыши "приземляться" вниз головой – один из самых замечательных трюков природы, считают исследователи из США. Действительно, крылатое млекопитающее способно в считанные секунды перевернуться и зацепиться за потолок пещеры или ветку дерева.
Механика выполнения этого манёвра уже давно было настоящей головоломкой для учёных. Ведь, например, в сравнении с общей массой тела крылья летучей мыши тяжелее, чем у любого другого летающего животного.
Однако теперь учёные полагают, что нашли хотя бы часть ответов на свои вопросы. Летучие мыши превращают свои громоздкие крылья в преимущество: они используют дополнительный вес, чтобы создать усилие, необходимое для выполнения уникального манёвра.
В ходе экспериментов учёные наблюдали за тем, как короткохвостые летучие мыши вида очковый листонос (Carollia perspicillata) и небольшие малайские коротконосые крыланы (Cynopterus brachyotis) летают в закрытом помещении и присаживаются на кусок сетки, натянутой у потолка.
На высокоскоростном видео биологи смогли различить, что в момент посадки летучие мыши подтягивают одно крыло поближе к телу, а другое полностью вытягивают. По словам исследователей, перенося свой вес таким образом, летучие мыши используют силу инерции, что позволяет им "приземлиться" на лапы за доли секунды.
Подобно фигуристам, которые используют инерцию для ускорения вращения, прижимая руки к телу, или дайверам, которые смещают вес, чтобы выполнять повороты и сальто, летучие мыши используют этот трюк с точностью настоящих мастеров спорта.
Чтобы подтвердить свои умозаключения, команда воспроизвела движения летучей мыши с помощью компьютерного моделирования, в котором можно было включить или выключить эффекты инерции или аэродинамических сил. Симуляция показала, что виртуальные летучие мыши перемещались, используя (как и реальные) лишь одну силу инерции.
Когда учёные провели подобное моделирование с виртуальными плодовыми мушками, оказалось, что насекомые, обладающие лёгкими крыльями, не способны приземлиться вверх ногами без использования аэродинамических сил.
"Открытие подтвердило подозрения, что летучие мыши для своих фигур высшего пилотажа используют не только аэродинамику, – комментирует один из авторов исследования Кенни Бройер (Kenny Breuer), профессор инженерии из Университета Брауна. – Я полагаю, что они используют инерционные силы для каждого аспекта маневрирования, хотя на настоящий момент у нас нет тому прямых доказательств".
По всей видимости, летучие мыши развили эту способность, так как им приходится летать на достаточно высоких скоростях в весьма ограниченных пространствах (в пещерах или на чердаках).
Биологи также сомневаются в том, что другие летающие животные, в том числе птицы, используют инерцию для полёта. В частности, птицы не могут так манипулировать геометрией и положением крыла, как летучие мыши.
"С технической точки зрения результаты нашего исследования могут быть интересны разработчикам беспилотных летательных аппаратов, – считает Бройер. – Маневрирование – непростая задача для этих роботов, так что, вероятно, перераспределение массы окажется действенным подходом".
Научная статья специалистов из Университета Брауна была опубликована журналом PLOS Biology.