Как держится муха на потолке, почему не падает. Секрет цепких лапок

Строение лапки

Лапка мухи заканчивается двумя коготками и тончайшими волосками, а также железами, выделяющими клейкое вещество.

Сначала ученые полагали, что муха держится, благодаря своим крошечным коготкам и волоскам, за мельчайшие неровности или выпуклости, невидимые глазу человека, на любой поверхности. Но с развитием науки и микроскопов выяснилось, что преодолеть силу земного притяжения насекомым помогают специальные железы на лапках, похожие на подушечки. Одно время эти подушечки даже считались присосками.

Со временем выяснилось, что это никакие не присоски, а железы. Тысячекратное увеличение помогло увидеть, что они выделяют специальную клейкую жидкость, в которой смешиваются жиры и различные сахара. Вот это вещество и дает мухам способность буквально прилипать к любой поверхности, в том числе к потолку, и не падать. Исследовательскую деятельность в этой области ведет Станислав Горб (Stanislav Gorb) из немецкого института эволюционной биологии Макса Планка (Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie) в рамках проекта «Биологические устройства прикрепления для биомиметики» (Biological Attachment Devices for Biomimetics).

Как же муха отлипает?

Все знают, как сложно застигнуть муху врасплох. Чуть замахнешься — она моментально взлетает. Рывком, строго вертикально, отклеить лапку ей будет очень тяжело, поэтому природа так устроила, что подушечка с железами отстает от поверхности постепенно, небольшими участками. Можно сравнить это с отрывом скотча: если тянуть ленту строго вверх по всей длине, то оторвать ее почти невозможно, а вот постепенно отлепить скотч от поверхности намного легче. Так происходит и у мух.

Кроме того, два коготка на концах лапок помогают насекомому отлепить подушечку после приклеивания к поверхности.

Секрет цепких лапок

Двукрылые насекомые, часто встречающиеся в домах людей, способны ползать по любым поверхностям: по стенам, потолку, стеклу, шевелящимся шторам. Ученым стало интересно, почему муха держится на потолке и не падает даже при сквозняке и ветре. Изначально предполагалось, что причиной тому является наличие цепких крючков на лапках насекомого. У большинства видов членистоногих имеются такие коготки на конечностях.

Интересно!

Более подробное изучение строения насекомых с помощью современных микроскопов позволило открыть миру новую информацию. На кончиках лапок цокотухи находятся специальные железы, которые выделяют липкую жидкость. В состав ее входят жир и сахар. Такая липкая смесь помогает держать мушке равновесие на потолке и препятствовать ее падению.

Муха на потолке

Механизм удерживания

В начале XX века энтомологи считали, что мухи удерживается на поверхностях с помощью миниатюрных коготков и волосков на лапках. Якобы они позволяли цепляться за малейшие неровности и удерживаться на них. С появлением современных электронных микроскопов были выявлены истинные механизмы такого процесса.

На концах лапок насекомых есть две подушечки, называемые пульвиллами. Они покрыты тонкими щетинками и порами, выделяющими липкую субстанцию, состоящую из жиров и углеводов. Выделяемый секрет создаёт поверхностное натяжение, временно удерживающее существо от падения. Если муха переходит в другое место, она приподнимает лапку с выворотом в сторону и, не прилагая усилий, разрывает поверхностную связь.

Бытовой вредитель легко передвигается по всем поверхностям, кроме полностью обезжиренных. В последнем случае муха не удерживается и падает, после чего сразу параллельно задействует крылья и перелетает на более приспособленную площадку.

Виртуозный летчик

Хаотичное движение мушки по помещению сложно отследить. Она садится на потолок с петли или переворота и тут же замирает на месте. Только что комната была наполнена ее громким жужжанием, а теперь воцарилась тишина.

Интересно!

Мухи отлично ориентируются в пространстве только при ярком свете. Если его приглушить в помещении, насекомое может удариться о стену или потолок и упасть.

Во время полета при приближении к любой поверхности муха готовится приземлиться и вытягивает конечности с липучкой на концах. Как только она максимально близко находится с препятствием, ее железки надежно фиксируют ее, не причиняя травм. Висеть вверх ногами или на вертикальной поверхности она может часами, и даже во сне муха не падает с потолка.

Такой способ хвататься за любые поверхности часто спасает жизнь мухе. Не каждое хищное насекомое или другое животное, охотившееся на нее, способно так ловко маневрировать. Но как же она отрывает конечности от потолка, если они крепко приклеены? Для этого она использует хитрый способ. Чтобы отклеить кончик конечности, она сначала отклеивает одну сторону лапки от потолка, потом другую. Такой принцип всем знаком при отклеивании скотча.

На какую поверхность может сесть

Муха с легкостью держится на любой поверхности. Это может быть горизонтальная, вертикальная, отвесная. Она не сползает даже со стекла и прочих гладких поверхностей. Если рассматривать вариант, как муха держится на потолке с обоями или другой отделкой, можно предположить неидеальность покрытия.

Для мелких лапок насекомого любой, даже очень мелкий бугорок становится отличным способом закрепится. Но ведь оно даже не сползет с такой же поверхности, но выполненной из идеально ровного стекла.

Почему муха не падает с потолка

Муха
Раскрыть этот секрет очень просто, если взглянуть на строение ее лапок через микроскоп. Увеличенная съемка покажет следующие особенности:

• Наличие 2 коготков. Именно они позволяют ей хвататься за микроскопические выступы и удерживаться длительное время.
• Присоски. Они располагаются у основания коготков. Присоска выполнена в виде мелкой подушечки. С внешней ее стороны подушечки обрастают обычными волосками, с другой на волосках имеются очень мелкие дискообразные присоски.
• Липкое вещество. На окончании передних лапок во время приземления выделяется специальное вещество. Оно липкое и жирное. Именно оно позволяет особи висеть над землей и не падать. Липкой смеси выделяется ровно такое количество, чтобы хватило держать особь, но не препятствовать ее передвижению.

Интересно!

Интересный опыт был проведен исследователями. Они постелили насекомым специальную бумагу для фильтрования, которая быстро и эффективно впитывает любой жир. В результате, выделяемое мухами вещество быстро поглощалось, и мухи не могли закрепиться.

Как мухи приземляются на потолок?

Как мухам удается расхаживать по потолку и не падать? Как они умудряются садиться туда? Ведь летают мухи спиной вверх, а значит им надо переворачиваться. Может быть их лапки покрыты каким-то волшебным клеем, который никогда не высыхает? На самом деле никакого клея на мушиных лапках нет. N + 1

Приземляться на потолок умеют не только мухи — это одна из способностей многих насекомых. Прицепляться к потолку им помогают пульвиллы — подушечки-присоски на кончике вытягивающихся ног, которые прилипают к поверхности. Благодаря им насекомым даже необязательно полностью переворачивать тело перед приземлением на потолок. Некоторые из насекомых (как, например, комнатная муха Musca domestica

) делают только полоборота, а остальную часть приземления «дорабатывают» ногами, иногда делая дополнительный шаг или доворачиваясь относительно вертикальной оси. А вот дрозофила перед приземлением на потолок вообще не вращается — ей оказывается достаточно замедлиться.

Несмотря на то, что многие особенности приземления насекомых на потолок описаны, далеко не все способы переворота известны, а те, которое известны, изучены не слишком детально.

Американские биофизики под руководством Бо Чэна из Университета Пенсильвании обнаружили, что процесс посадки может быть сложнее, чем считалось. С помощью видеографа ученые внимательно изучили, какие маневры при приземлении на потолок совершает черноголовая синяя муха (Calliphora vomitoria

) — фиксировались движение крыльев, ног и положение тела в процессе приземления. Также авторы работы следили за зрительными стимулами, на которые реагирует насекомое, — в частности скоростью увеличения изображения приближающейся поверхности на сетчатке во время движения вверх, по ней животное может оценить примерное время до возможного столкновения.

Выяснилось, что приземление на потолок у этой мухи происходит в четыре стадии. Сначала насекомое резко ускоряется вверх, после этого происходит переворот тела (полный или частичный), затем животное вытягивает ноги и цепляется ими за потолок, а в конце — доворачивает свое тело относительно ног, уже жестко прикрепленных к поверхности. Весь процесс занимает около 60 миллисекунд и примерно 10 взмахов крыльев. Стадия самого переворота занимает от четырех до восьми взмахов с частотой около 170 Герц.

Кроме того, ученые выделили несколько закономерностей при маневрировании. В частности, чем ниже при приземлении вертикальная скорость и выше — горизонтальная, тем меньшая степень переворота нужна для успешного приземления. Интересно, что степень разворота в долях от единицы примерно соответствует вертикальной скорости в метрах в секунду: если муха замедлилась до 0,5 метров в секунду, то, чтобы сесть на потолок, ей достаточно совершить половину разворота, то есть повернуться на 90 градусов.

Кроме того, биофизики определили, что сигналом к началу приземления с переворотом становится пороговое значение скорости увеличения изображения потолка на сетчатке. Зрительными стимулами также определяется необходимость в довороте тела после приземления и дополнительных движениях тела и ног.

Мягкая посадка: детальный разбор

Муха на потолке
Дать большее представление, как происходит посадка и почему не происходит падение, позволит рассмотрение поведения особи в момент приземления. Во время полета она легко выделывает различные сложные пируэты, которые и позволяют ей надежно крепиться на любых материалах.

Интересно!

Насекомое взлетает не вперед, как многие другие его собраться, а назад. Поэтому, чтобы убить его, следует целиться немного позади.

Муха садится на потолок с петли или с переворота. В результате она переносит центр тяжести на переднюю часть и лапками приклеивается к потолку. Остальная часть тела догоняет переднюю и еще крепче припечатывает муху.

Что показала макросъемка

Удивительное открытие дала макросъемка наблюдения за поведением мухи. Насекомое не отталкивается от потолка, чтобы взлететь. Оно просто расслабляется, отпускает поверхность и падает вниз. Затем муха стремительно переворачивается вниз брюшком, расправляет крылья и уже летит в обычном режиме.

Что будет, если обезжирить лапки мухи?

Для того, чтобы до конца понять физиологию насекомого, ученые провели эксперимент. Они обезжирили мухам кончики лапок. Лишенная клейкого секрета, муха уже не могла удерживаться и ходить по гладким вертикальным поверхностям и потолку. Лапки скользили и разъезжались.

Понимая, что не получается закрепиться на поверхности, мухи начинали интенсивно тереть лапки. В течение короткого времени секрет снова выделялся, и насекомые возвращались к привычному образу жизни.

Заключение

Подводя итог, отметим, что обычная комнатная мухаявляется довольно интересным насекомым, которое может спокойно ходить по потолку.Но, несмотря на то что муха постоянно трет и очищает свои лапки, переносчиком многих инфекций она все-таки остается. Поэтому лучше не допускать их появления у себя дома.