Mucha bandyta to aerodynamiczny akrobata, który może złapać swoją ofiarę w locie

Holocephala powięź ) żywi się chrząszczem żyjącym w niewoli. Nowe badanie ujawniło, że mucha zbliża się do ofiary od dołu, dążąc do przyszłego miejsca spotkania z celem.

Powiększenie / miniaturowy drapieżny złodziej muchaHolocephala powięź) żeruje na schwytanym chrząszczu kusakowatym. Nowe badanie ujawniło, że mucha zbliża się do ofiary od dołu, dążąc do przyszłego miejsca spotkania z celem.

Samuel Fabian

Muchy rabunkowe to aerodynamiczne akrobacje, zdolne do identyfikowania ofiar, omijania przeszkód i chwytania małych owadów przy dużych prędkościach w locie. Naukowcy przyjrzeli się bliżej, jak muchy-rabusie radzą sobie z tym niesamowitym wyczynem, mimo że ich mózgi są równe jednemu ziarnkowi piasku. według nowy papier Opublikowane w Journal of Experimental Biology muchy łączą dwie różne strategie lokomocji opartej na informacjach zwrotnych: jedną, która polega na przechwytywaniu ofiary, gdy scena jest jasna, i drugą, która pozwala muchom omijać wszelkie przeszkody na ich ścieżce lotu.

Jednym z wyzwań w robotyce jest zaprojektowanie robotów, które mogą poruszać się w zatłoczonym środowisku — coś, co ludzie i inne zwierzęta mogą instynktownie robić każdego dnia. Według autorów wiele systemów robotycznych opiera się na pewnego rodzaju planowaniu ścieżki: za pomocą dźwięku (sonarów) lub laserów do wysyłania sygnałów, a następnie wykrywania odbić. Dane te można następnie wykorzystać do stworzenia mapy odległości oceanu.

Jednak w porównaniu do korzystania z prostych wskazówek wizualnych (np. „tras interaktywnych”) planowanie trasy jest podejściem kosztownym pod względem zużycia energii. Ludzie i inne zwierzęta nie potrzebują szczegółowych map ani konkretnej wiedzy o lokalizacji celu, prędkości i innych szczegółach. Po prostu reagujemy na wszelkie istotne bodźce w naszym otoczeniu w czasie rzeczywistym. Dlatego tworzenie nawigacyjnych algorytmów behawioralnych opartych na systemach biologicznych jest bardzo interesujące dla robotyki.

Wcześniejsze badania koncentrowały się na zdolności różnych gatunków, w tym muszek owocowych i gołębi, a także ludzi, do radzenia sobie z zatłoczonym środowiskiem. „Jednak w tych przypadkach unikanie przeszkód było jedynym celem” – napisali autorzy. „Nawigacja wokół przeszkody jest trudniejsza, gdy określona lokalizacja służy jako cel, ponieważ niechęć do przeszkód musi być zrównoważona przez cel nawigacyjny”.

Dlatego bioinżynier Samuel Fabian z Imperial College London i trzech współpracowników z University of Minnesota postanowili przeprowadzić własne eksperymenty z wykorzystaniem drapieżnej muchy rabunkowej (Holocephala fusca) jako przedmiot testu. Muchy rabunkowe zostały wybrane ze względu na ich wysoce przewidywalną trajektorię przechwytywania, aby złapać zdobycz. Autorzy napisali również, że jego niewielkie rozmiary i stosunkowo szybkie zachowanie (większość lotów trwa mniej niż sekundę) „wymagają szybkich reakcji przy minimalnym wysiłku obliczeniowym”.

fabiański i in. Porównał zachowanie muchy złodziejaszka podczas polowania do sokoła, jastrzębia i nowoczesnych pocisków kierowanych. Zwykle muchy łapią złodziei, siedząc w miejscu, z którego mają wyraźny widok na niebo. Gdy mucha-zbójca wykryje potencjalną zdobycz i zacznie ją gonić, musi nawigować, aby złapać zdobycz i uniknąć wszelkich przeszkód po drodze, takich jak zbłąkane gałęzie.

Złodziejskie muchy miały ruchomy cel w postaci małego srebrnego odblaskowego koralika, który był ciągnięty wzdłuż czystej żyłki wędkarskiej z kołowrotkami i silnikiem krokowym. „Muchy naprawdę nie wiedziały, że nie są prawdziwą zdobyczą, nawet gdy były tak blisko”. Fabian powiedział. „Jeśli coś jest wystarczająco małe, wydaje się, że na ogół zakładają, że jest to jedzenie”.

W ramie znajduje się również zaczep: taśma acetatowa pokryta czarną farbą akrylową w wersji cienkiej (2,5 cm) lub grubej (5 cm), która jest umieszczona tuż pod torem celu. „Dokładne ustawienie taśmy i początkowa trajektoria lotu determinują, czy obiekt stał się przeszkodą na torze lotu i czy przesłania cel” – napisali autorzy.

Naukowcy rejestrowali wszystkie loty w warunkach terenowych, aby uzyskać jak najbardziej naturalne zachowanie. Następnie rekonstruują cyfrowo 26 lotów złodzieja, który goni poruszającą się kulkę w obecności przeszkody. Manewrowanie sprzętem nad głową ma tendencję do pobudzania much, więc te 26 lotów reprezentuje muchy, które pozostały na swoich grzędach, gdy urządzenie zostało umieszczone wokół, a nie odlatują.

Wyniki: W przypadku braku przeszkody, muchy-złodzieje utrzymywały tę samą linię wzroku do koralika przez cały czas zbliżania się, aby złapać i złapać swoją zdobycz. Gdy cienki lub gruby czarny pasek częściowo zasłaniał widok na krótkie okresy czasu (<0,1 s), muchy wykonywały manewry unikania, aby ominąć przeszkodę przed powrotem na swoją trajektorię w celu przechwycenia. Czasami mucha odchyla się w odpowiedzi na czarny pasek, nawet jeśli pasek nie zasłania jej linii wzroku. A kiedy naukowcy zablokowali pole widzenia much na dłużej niż 0,1 sekundy, muchy całkowicie zrezygnują z przechwytywania.

fabiański i inni. Doszedł do wniosku, że muchy-rabusie stosują prostą strategię omijania przeszkód w połączeniu ze standardową strategią przechwytywania, którą nazwali co-routing. „Im szybciej przeszkoda rośnie w ich polu widzenia, tym dalej będą” Fabian powiedział. Muchy wracają na ścieżkę przechwytywania, gdy tylko wspomniana przeszkoda zaczyna znikać z pola widzenia. „Zwracają uwagę na otoczenie, nawet gdy są skupieni na celu”.

Autorzy napisali, że „pokazuje to, że unikanie przeszkód może być wynikiem prostych praw ze sprzężeniem zwrotnym, które nie wymagają absolutnej wiedzy na temat odległości, objętości lub prędkości”, zgodnie z poprzednią pracą pokazującą, że proste prawa ze sprzężeniem zwrotnym mogą również wyjaśniać strategię przechwytywania much. . Jest to z pewnością oparte na ograniczonej liczbie prób terenowych, a zespół ma nadzieję przeprowadzić więcej prób w przyszłości.

DOI: Journal of Experimental Biology, 2022. 10.1242 / JP 243568 (O DOI).

READ  Olbrzymia chmura gruzu zauważona przez teleskop NASA po zderzeniu ciał niebieskich

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.