Jak moucha létá | Věda a život

Měkké sluneční světlo proudící okny, vůně čerstvě posečené trávy. a moucha bzučící přímo u vašeho ucha, která na vás útočí, jakmile ztratíte ostražitost – obrázek na hony vzdálený letní idylce, že? Zdálo by se, že nad tím pokrčil rameny a zapomněl. Ale není to tak jednoduché.

Mouchy mají velmi krátkou paměť (méně než 3 sekundy!) – to je důvod, proč ať je budete honit po domě s plácačkou na mouchy, nepoučí se z toho. Přesněji řečeno, vytáhne to, ale hned to vyhodí z hlavy. Tento hmyz navíc reaguje na pohyb 6x rychleji než člověk. Zatímco se k ní s krajní opatrností plížíme, šviháme rukama a mlátíme do ní rychlostí superhrdiny plácačkou na mouchy (ručník, srolované noviny. ), ona zkoumá naše pohyby jako ve zpomaleném filmu. No, alespoň mouchy se nemohou smát.

Když člověk není majitelem domu, ale chutné sousto

Mouchy jsou extrémně otravné, ale ne proto, že by smyslem jejich života bylo vyhnat člověka do bílého žáru. Můžeme jim s klidem říkat akrobatí hmyz: ve vzduchu předvádějí mnoho triků, dokážou se otáčet na místě a pohybovat se dozadu. Tato činnost vyžaduje hodně energie. Není divu, že mouchy tráví většinu svého života hledáním potravy.

Mouchy na člověka neustále přistávají, protože se živí mikroelementy z jeho potu a kožního mazu.

Lidská kůže je pro ně jako vlastnoručně sestavený ubrus, lze na ní nalézt tukové a exfoliované částice epidermis. A lidský pot je pro tento hmyz prostě zásobárna užitečných mikroelementů! Obsahuje různé soli (vápník, fosfor, draslík), sloučeniny kyseliny sírové a produkty metabolismu bílkovin. Jedním slovem jsme pro ně chodící lékárna a kantýna srolovaná do jedné, a to dokonce zdarma.

V dávných dobách dosahovalo rozpětí křídel much jednoho metru. Dokážete si představit, že by vás takový obr pronásledoval z místnosti do místnosti? Můžeme být jen rádi, že žijeme tady a teď. Nebo je ještě brzy na radost?

Nakazit se od much? Snadno!

Zatímco se otráveně díváme na další mouchu, která se na nás potápí, vědci neztrácejí čas. Podle výzkumu Světové zdravotnické organizace se 20 % lidí na Zemi nakazí nebezpečnými nemocemi od hmyzu. Chcete vědět, který z nich předčil všechny ostatní co do počtu infekcí, které prodělal? Mouchy! Tady jsou pro vás neškodné drobky.

Je spolehlivým faktem, že mouchy se více než jednou staly zdrojem vážných epidemií:

• v 112. století v Rusku způsobil tento hmyz XNUMX epidemií infekční žloutenky;
• v roce 1898 na Kubě a Portoriku během španělsko-americké války byly zdrojem epidemií tyfu a úplavice;
• Trachomem (vedoucím ke slepotě) ročně trpí asi 8 milionů lidí a toto onemocnění přenášejí některé druhy much.

Mouchy přenášejí až 60 nebezpečných bakterií. A pokud každý chápe, jak se infekce přenáší z člověka na člověka, jak nám pak mohou mouchy ublížit? Elementární – prostřednictvím kontaktu s naší kůží. Moucha může být bezpečně nazývána špinavou: prach a špína z odpadků a odpadních vod, ve kterých hledá potravu, se neustále lepí na chlupy pokrývající její tělo a polštářky tlapek. A spolu s prachem a špínou – bakterie.

Mouchy zanechávají své stopy na všem, čeho se dotknou – na nábytku, oblečení, jídle. A mnoho hnojových much také kousne. Mezi nejnebezpečnější infekční a parazitární onemocnění, kterými mohou tito škůdci infikovat člověka, patří:

• dyzentrie;
• břišní tyfus;
• cholera;
• tularímie;
• paratyphoid;
• antrax;
• tuberkulózní enteritida;
• poliomyelitida;
• helminthické invaze.

Moucha se živí naší potravou a zanechává na ní výkaly a vajíčka.

Ve většině případů jsou důsledky nákazy střevní infekcí narušení gastrointestinálního traktu a jater, což je zaručený průjem nebo zácpa a někdy i prudké zvýšení teploty. Pokud se onemocnění neléčí, může vést ke zvětšení jater a výskytu krvácejících trhlin a malých vředů na stěnách žaludku.

Následky helmintického napadení jsou výskyt deprese a podrážděnosti, bolesti hlavy a břicha nebo břicha, zvýšená únava, průjem nebo zácpa, alergické reakce, hubnutí a řada dalších nepříjemných příznaků.

Jak zabránit tomu, aby se v domě objevily mouchy

Můžete použít tradiční metody a odpuzovat hmyz pomocí pachů: po domě rozmístěte hřebíček, větvičky máty, citron nakrájený na plátky a pravidelně vytírejte odpadkový koš octem. To vše ale samozřejmě za předpokladu, že vás samotné tato aromata nedráždí.

Pamatujte, že mouchy pobíhají kolem domu hlavně při hledání potravy, je lepší přijmout preventivní opatření:

• udržovat čistotu a pořádek;
• vynést odpadkový koš včas;
• důkladně otřete kuchyňskou linku a dřez, abyste zabránili hromadění drobků a zbytků jídla;
• skladujte potraviny ve vzduchotěsných nádobách;
• místnost pravidelně větrejte.

Pamatujete si, že mouchy kladou vajíčka do našeho jídla a vy nechcete „hodovat“ na jejich larvách nebo výkalech? Dodržování výše uvedených pravidel vás před tím ochrání, stejně jako před nákazou střevními infekcemi a červy.

Zbavte se much pomocí repelentu proti hmyzu

Pomocí přípravků na hubení hmyzu se nejen zbavíte otravných much, ale také je vystrašíte z domova nebo letní chaty.

Mouchy se lepí na past na lepidlo

Osvědčeným prostředkem proti mouchám jsou lepicí pásky a destičky. Musí být zavěšeny u stropu, ve dveřích nebo v blízkosti okna. Hmyz se bezpečně přichytí k lapači lepidla a zemře. Produktová řada Valbrenta zahrnuje lepicí pásku Kleelov a lepicí destičku „Fruit“ Kleelov. Produkty potvrdily svou vysokou účinnost.

Nakonec, abyste se vyhnuli výskytu tohoto nepříjemného a potenciálně nebezpečného hmyzu ve vaší domácnosti, stačí nainstalovat sítě proti komárům na větrací otvory nebo okna. S trochou snahy bude vaší rodině poskytnut pohodlný čas a čerstvý vzduch kdykoli během dne.

Neuronová síť pomohla pochopit, jak hmyz řídí svůj let.

(Foto: Macroscopic Solutions / Flickr.com)

Co je to za otázku „jak moucha létá“? Mávat křídly a létat – jako pták nebo netopýr. Ale křídlo hmyzu je konstruováno úplně jinak než křídlo ptáka nebo netopýra. Křídlo obratlovců je upravená přední končetina. Má vlastní kosti s klouby; Kostra křídla je spojena s kostrou těla přes ramenní kloub. Ptačí křídla a netopýří křídla mají své vlastní svaly, které řídí let. Přes všechny změny je obecně strukturován stejně jako naše ruka nebo kočičí tlapka.

Hmyzí křídlo je výrůstkem exoskeletu. Zpevňují ho více či méně tlusté žíly, které jsou vyplněny hemolymfou a kterými procházejí nervy a větve průdušnice, ale nejsou v ní kosti ani svaly. (V našem obvyklém chápání hmyz ve skutečnosti nemá vůbec žádné kosti.) Křídlo je také spojeno s tělem jinak, pomocí systému skleritů. Toto je název pro husté kusy kutikuly, které jsou vzájemně pohyblivé. Sklerity fungují jako přenosový mechanismus: když jeden sklerit změní polohu, jeho sousedé a nakonec i křídlo to cítí.

K pohybu křídel potřebujete svaly. Letové svaly hmyzu jsou ukryty v těle, v hlavonožci. U vážek a jepic jsou tyto svaly napojeny na základnu křídel a přímo je řídí, to znamená, že svalové kontrakce se přenášejí přímo na křídlo. U jiného hmyzu je vše složitější: u nich se svalová práce přenáší na křídla prostřednictvím zprostředkovatelů, to znamená prostřednictvím prvků exoskeletu cefalothoraxu. Stahováním různé skupiny letových svalů deformují exoskeleton, stlačují ho a natahují do různých směrů a tyto mikrodeformace se přenášejí na křídla, která se pohybují nahoru a dolů. Hmyz mává křídly velmi často, takže jeho svaly se také musí stahovat a uvolňovat s vysokou frekvencí. Existují druhy hmyzu, u kterých každá svalová kontrakce odpovídá neurálnímu impulsu – nedokážou mávat křídly více než stokrát za sekundu. A existuje i jiný hmyz s vyšší frekvencí úderů – jejich svaly se stahují častěji, než se k nim dostanou impulsy z mozku. Jejich svaly jsou tak uspořádané, že se díky určitým biomechanickým zákonům mohou mnohokrát stáhnout a uvolnit, přičemž obdrží pouze jeden nervový signál.

To vše se týká „motoru“, silových svalů, díky kterým se křídlo pohybuje nahoru a dolů. Ale za letu musíte stále pojíždět, musíte zvolit směr, změnit kurz atd. Hmyz dokáže ve vzduchu provádět neuvěřitelná salta a jeho systém řízení musí být velmi složitý. Je to opravdu takhle: když vezmete Drosophilu, má dvanáct řídících svalů, které jsou připojeny k samotným skleritům, které spojují křídlo s tělem. Zbývá jen pochopit, které svaly a sklerity jsou zodpovědné za určité změny polohy křídel, za určité vzdušné manévry.

Schéma připevnění křídla mušky k tělu. Fragment křídla je zbarven šedě; (Ilustrace: Johan M. Melis et al., Nature, 2024)

Zaměstnanci California Institute of Technology na tomto úkolu pracují již několik let a o jejich výsledcích jsme již psali. Problém je v tom, že neuroanatomické studie mohou létat létat pouze obecně. Můžete relativně vzato zatáhnout jeden sval, dva nebo tři a uvidíte, co se stane se sklerity a křídlem; Můžete dokonce zaznamenat svalovou aktivitu u živé mouchy a pomocí matematických a mechanických modelů si představit, jak svalová aktivita ovlivňuje let. To ale bude stále jen přibližný popis mechaniky ovládání. Abyste se zbavili přibližnosti, musíte pozorovat živou mouchu za letu a porovnávat přirozené pohyby křídel s prací svalů.

Svalovou aktivitu lze vidět naživo díky genetickému inženýrství. V pracujících svalech dochází k prudkému přeskupování vápenatých iontů mezi buňkami a mezibuněčným prostředím. Proudy vápníku lze detekovat pomocí fluorescenčního proteinu, který svítí v reakci na změny vápníku. Vědci zavedli gen pro tento protein do genomu Drosophila, který byl u modifikovaných mušek syntetizován ve všech řídících svalech. Pak mouchy dostaly něco jako virtuální realitu: byly nehybně zavěšeny ve speciální komoře a mohly volně mávat křídly a kolem nich byla obrazovka s LED diodami. LED diody, které svítily sem a tam, přiměly mouchu myslet si, že letí sem a tam; v souladu s tím mohl být nucen pohybovat svými řídicími svaly, aby změnil směr letu.

Ovocné mušky byly natočeny vysokorychlostní kamerou, aby se zaznamenaly pohyby jejich křídel. Bylo tam asi 70 tisíc rámů s různou polohou křídel Současně vědci zaznamenali, co se děje u mušek s řídícími svaly, kde fluorescenční protein svítí a kde ne. Dalším krokem bylo srovnání svalové aktivity (na základě svítivosti bílkovin) a pohybů křídel. K tomu byla použita učící se neuronová síť, jejíž architektura napodobovala mechaniku spojení mezi křídlem a tělem: neuronová síť měla čtyři uzly, které odpovídaly čtyřem skleritům; každý sklerit obdržel signály odpovídající svalům, které jsou k němu připojeny. Další uzel neuronové sítě zpracovával data týkající se frekvence mávání křídly.

Díky tomu bylo možné popsat práci řídících svalů tak podrobně, že si to dříve nedokázaly ani představit. Získaná data byla testována na robotu, který napodoboval pohyby křídla mouchy. Robot dostal příkazy otočit křídlem, jako by měl svaly a sklerity, které fungují tak či onak. Na mechanickém „křídle“ byly aerodynamické senzory, které zaznamenávaly rychlost a tlak vzduchu, tyto senzory ukazovaly, jak se bude let měnit, podle řídících svalů a skleritů. Robot, pokud by měl létat, by se ve skutečnosti musel pohybovat tak, jak by se pohybovala moucha. Všechny výsledky jsou popsány v Příroda.

Přitom zde mnohé zůstává v zákulisí. Například povrch křídla much se za letu vyklenuje, což by mělo ovlivnit aerodynamiku křídla a následně i práci svalů. Nyní se výzkumníci tohoto tématu dotkli, ale nezaměřili se na něj. Hmyz navíc často používá svá křídla i k jiným účelům než k letu – například samci ovocných mušek při dvoření se samičce vysunou jedno křídlo a rozvibrují ji v jakési pářící písni. A při takových manipulacích s křídly by pravděpodobně měly nějakým speciálním způsobem fungovat řídicí svaly a sklerity. Konečně je tu další hmyz: i když jsou jejich křídla uspořádána podle stejného plánu, různé skupiny mají jistě své vlastní vlastnosti. Tak či onak, původní využití neuronových sítí k analýze řídicích pohybů křídel znovu ukázalo, jak moc může umělá inteligence usnadnit práci, když víte, jaké otázky jí položit. Takový výzkum nejen pomáhá lépe porozumět světu hmyzu, ale může být také užitečný v praktickém inženýrství: je nepravděpodobné, že uvidíme letadla s křídly, ale samotná mechanika ovládání pomocí skleritů se může ukázat jako užitečná. někde.

Autor: Kirill Staševič

• Ve vzduchu se vznášejí perlokřídlí brouci
• Letové nohy
• Svaly, které řídí let
• Kolibříci létají do stran úzkými prostory