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

Строение лапки

Нога мухи закан­чи­ва­ет­ся дву­мя когот­ка­ми и очень тон­ки­ми волос­ка­ми, а так­же желе­за­ми, выде­ля­ю­щи­ми лип­кое вещество.

Сна­ча­ла уче­ные счи­та­ли, что муха бла­го­да­ря сво­им кро­хот­ным ког­тям и волос­кам цеп­ля­ет­ся за мель­чай­шие комоч­ки или неров­но­сти, неви­ди­мые чело­ве­че­ско­му гла­зу, на любой поверх­но­сти. Но с раз­ви­ти­ем нау­ки и мик­ро­ско­пов выяс­ни­лось, что осо­бые желе­зы на лап­ках, похо­жие на поду­шеч­ки, помо­га­ют насе­ко­мым пре­одо­ле­вать силу гра­ви­та­ции. Было вре­мя, когда эти поду­шеч­ки даже счи­та­лись немыми.

Со вре­ме­нем выяс­ни­лось, что это не при­сос­ки, а желе­зы. Уве­ли­че­ние в тыся­чу раз помог­ло уви­деть, что они выде­ля­ют осо­бую лип­кую жид­кость, в кото­рой сме­ша­ны жиры и раз­лич­ные саха­ра. Имен­но это веще­ство наде­ля­ет мух спо­соб­но­стью цеп­лять­ся бук­валь­но за любую поверх­ность, вклю­чая пото­лок, и не падать. Ста­ни­слав Горб из Немец­ко­го инсти­ту­та эво­лю­ци­он­ной био­ло­гии им. Мак­са План­ка (Max-Planck-Institut für Entwicklungsbiologie) про­во­дит иссле­до­ва­ния в этой обла­сти в рам­ках про­ек­та «Био­ло­ги­че­ские свя­зы­ва­ю­щие устрой­ства для биомиметики).

Как же муха отлипает?

Все зна­ют, как труд­но застать муху врас­плох. Чуть покру­тишь: мгно­вен­но взле­тишь. При натя­же­нии, стро­го вер­ти­каль­ном, отры­вать лапу ей будет очень труд­но, поэто­му при­ро­да устро­и­ла так, что поду­шеч­ка с желез­ка­ми посте­пен­но отста­ет от поверх­но­сти, неболь­ши­ми участ­ка­ми. Вы може­те срав­нить это с отры­ва­ни­ем клей­кой лен­ты: если вы потя­не­те лен­ту на всю дли­ну, ото­рвать ее почти невоз­мож­но, но гораз­до лег­че посте­пен­но откле­и­вать лен­ту от поверх­но­сти. Так быва­ет с мухами.

Так­же два ког­тя на кон­цах лапок помо­га­ют насе­ко­мо­му отде­лить поду­шеч­ку после при­креп­ле­ния к поверхности.

Секрет цепких лапок

Дву­кры­лые кло­пы, часто встре­ча­ю­щи­е­ся в домах людей, могут пол­зать по любой поверх­но­сти: сте­нам, потол­ку, стек­лу, дви­жу­щим­ся што­рам. Уче­ные зада­лись вопро­сом, 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. Такие ког­ти есть на конеч­но­стях у боль­шин­ства видов членистоногих.

Инте­рес­ный!

Более деталь­ное изу­че­ние стро­е­ния насе­ко­мых с помо­щью совре­мен­ных мик­ро­ско­пов поз­во­ли­ло открыть миру новую инфор­ма­цию. На кон­чи­ках ног зоко­ту­ха есть спе­ци­аль­ные желе­зы, выде­ля­ю­щие лип­кую жид­кость. Содер­жит жир и сахар. Эта лип­кая смесь помо­га­ет удер­жи­вать муху на потол­ке и предот­вра­ща­ет ее падение.

Летать на крыше

Механизм удерживания

В нача­ле 20 века энто­мо­ло­ги счи­та­ли, что мухи дер­жат­ся за поверх­но­сти с помо­щью мини­а­тюр­ных ког­тей и волос­ков на ногах. Яко­бы они дава­ли воз­мож­ность цеп­лять­ся за мель­чай­шие выбо­и­ны и оста­вать­ся в них. С появ­ле­ни­ем совре­мен­ных элек­трон­ных мик­ро­ско­пов были выяв­ле­ны истин­ные меха­низ­мы это­го процесса.

На кон­цах ног насе­ко­мых есть две поду­шеч­ки, назы­ва­е­мые пуль­вил­ле­я­ми. Они покры­ты тон­ки­ми щетин­ка­ми и пора­ми, кото­рые выде­ля­ют лип­кое веще­ство, состо­я­щее из жиров и угле­во­дов. Высво­бож­ден­ный сек­рет созда­ет поверх­ност­ное натя­же­ние, кото­рое вре­мен­но предот­вра­ща­ет паде­ние суще­ства. Если муха пере­ме­ща­ет­ся на дру­гое место, она под­ни­ма­ет ногу с выво­ро­том в сто­ро­ну и, не при­ла­гая ника­ких уси­лий, раз­ры­ва­ет связь с поверхностью.

Быто­вой вре­ди­тель лег­ко пере­дви­га­ет­ся по всем поверх­но­стям, кро­ме пол­но­стью обез­жи­рен­ных. В послед­нем слу­чае муха не оста­нав­ли­ва­ет­ся и пада­ет, после чего тут же парал­лель­но акти­ви­ру­ет свои кры­лья и летит в более под­хо­дя­щую область.

Виртуозный летчик

Хао­тич­ное пере­ме­ще­ние мухи по ком­на­те труд­но отсле­дить. Он садит­ся на пото­лок с помо­щью верев­ки или пер­фо­ра­то­ра и тут же зами­ра­ет на месте. Ком­на­та толь­ко что напол­ни­лась его гром­ким жуж­жа­ни­ем, и теперь было тихо.

Инте­рес­ный!

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 к посад­ке и вытя­ги­ва­ет конеч­но­сти с липуч­ка­ми на кон­цах. Как толь­ко он ока­зы­ва­ет­ся мак­си­маль­но близ­ко к пре­пят­ствию, его желе­зы надеж­но фик­си­ру­ют его, не при­чи­няя травм. Мож­но часа­ми висеть вниз голо­вой или на вер­ти­каль­ной поверх­но­сти, и даже во сне муха не пада­ет с потолка.

Такой спо­соб цеп­ля­ния за любую поверх­ность обыч­но спа­са­ет мухе жизнь. Не все хищ­ные насе­ко­мые или дру­гие живот­ные, охо­тив­ши­е­ся на нее, могут так лов­ко манев­ри­ро­вать. Но как он отры­ва­ет конеч­но­сти от потол­ка, если они намерт­во при­кле­е­ны? Для это­го она исполь­зу­ет хит­рый спо­соб. Что­бы откле­ить кон­чик конеч­но­сти, сна­ча­ла отле­пи­те от потол­ка одну сто­ро­ну ноги, затем дру­гую. Этот прин­цип всем зна­ком при сня­тии скотча.

На какую поверхность может сесть

Муш­ка лег­ко при­ли­па­ет к любой поверх­но­сти. Он может быть гори­зон­таль­ным, вер­ти­каль­ным, чистым. Не сколь­зит даже со стек­ла и дру­гих глад­ких поверх­но­стей. Если рас­смат­ри­вать вари­ант, как муш­ка дер­жит­ся на потол­ке обо­я­ми или дру­гой отдел­кой, то мож­но пред­по­ло­жить, что обшив­ка не идеальна.

Для малень­ких ножек насе­ко­мо­го любой, даже очень малень­кий клу­бень ста­но­вит­ся отлич­ным спо­со­бом закре­пить­ся. Но ведь он даже не будет сколь­зить по той же поверх­но­сти, а сде­лан из иде­аль­но глад­ко­го стекла.

Почему муха не падает с потолка

Летать

Рас­крыть этот сек­рет очень про­сто, если пона­блю­дать за стро­е­ни­ем его ног в мик­ро­скоп. В рас­ши­рен­ном виде будут отоб­ра­жать­ся сле­ду­ю­щие функции:

• Нали­чие 2 ког­тей. Имен­но они поз­во­ля­ют ухва­тить­ся за мик­ро­ско­пи­че­ские усту­пы и удер­жать­ся надолго.
• Пустыш­ки Они рас­по­ло­же­ны у осно­ва­ния ког­тей. При­сос­ка выпол­не­на в виде неболь­шой поду­шеч­ки. С внеш­ней сто­ро­ны поду­шеч­ки покры­ты обыч­ны­ми волос­ка­ми, с дру­гой сто­ро­ны на волос­ках име­ют­ся очень малень­кие дис­ко­вид­ные присоски.
• Лип­кое веще­ство На кон­це перед­них ног при при­зем­ле­нии выде­ля­ет­ся осо­бое веще­ство. Он лип­кий и мас­ля­ни­стый. Имен­но это поз­во­ля­ет чело­ве­ку висеть над зем­лей и не падать. Лип­кая смесь выде­ля­ет­ся ров­но в таком коли­че­стве, что­бы ее было доста­точ­но для удер­жа­ния осо­би, но не для затруд­не­ния ее движения.

Инте­рес­ный!

Иссле­до­ва­те­ли про­ве­ли инте­рес­ный экс­пе­ри­мент. Насе­ко­мых сажа­ют на спе­ци­аль­ную филь­тро­валь­ную бума­гу, кото­рая быст­ро и эффек­тив­но погло­ща­ет любой жир. В резуль­та­те выде­ля­е­мое муха­ми веще­ство быст­ро усва­и­ва­лось, и мухи не мог­ли оседать.

Как мухи приземляются на потолок?

Как мухам уда­ет­ся под­ни­мать­ся и спус­кать­ся с потол­ка, не падая? Как им уда­ет­ся туда попасть? Ведь мухи лета­ют спи­ной вверх, а зна­чит, им нуж­но раз­вер­нуть­ся. Может быть, его лапы покры­ты каким-то вол­шеб­ным кле­ем, кото­рый нико­гда не высы­ха­ет? На самом деле клея на лап­ках мухи нет. Н+1

На пото­лок могут садить­ся не толь­ко мухи, это одна из спо­соб­но­стей мно­гих насе­ко­мых. Цеп­лять­ся за пото­лок им помо­га­ют пул­вил­лы: при­сос­ки на кон­чи­ках эла­стич­ных ножек, кото­рые при­ли­па­ют к поверх­но­сти. Бла­го­да­ря им насе­ко­мым даже не при­хо­дит­ся пол­но­стью раз­во­ра­чи­вать­ся перед тем, как при­зем­лить­ся на пото­лок. Неко­то­рые насе­ко­мые (напри­мер, ком­нат­ная муха Musca domestica

) дела­ют толь­ко пол-обо­ро­та, а осталь­ную часть при­зем­ле­ния «доде­лы­ва­ют» нога­ми, ино­гда делая лиш­ний шаг или пово­ра­чи­ва­ясь отно­си­тель­но вер­ти­каль­ной оси. Но дро­зо­фи­ла вооб­ще не пово­ра­чи­ва­ет­ся перед тем, как при­зем­лить­ся на кры­шу; ока­зы­ва­ет­ся доста­точ­но, что­бы он замедлился.

Несмот­ря на то, что опи­са­ны мно­гие осо­бен­но­сти посад­ки насе­ко­мых на кры­шу, извест­ны дале­ко не все спо­со­бы опро­ки­ды­ва­ния, а те, что извест­ны, изу­че­ны не очень подробно.

Аме­ри­кан­ские био­фи­зи­ки во гла­ве с Бо Чен­гом из Пен­силь­ван­ско­го уни­вер­си­те­та обна­ру­жи­ли, что про­цесс посад­ки может ока­зать­ся более слож­ным, чем счи­та­лось ранее. С помо­щью опе­ра­то­ра уче­ные подроб­но изу­чи­ли манев­ры при­зем­ле­ния чер­но­го­ло­вой мяс­ной мухи (Calliphora vomitoria

) – фик­си­ро­ва­лись дви­же­ния кры­льев, ног и поло­же­ние тела при при­зем­ле­нии. Авто­ры рабо­ты так­же отсле­жи­ва­ли зри­тель­ные сти­му­лы, на кото­рые реа­ги­ру­ет насе­ко­мое, в част­но­сти ско­рость уве­ли­че­ния изоб­ра­же­ния при­бли­жа­ю­щей­ся поверх­но­сти на сет­чат­ке по мере его дви­же­ния вверх, на осно­ва­нии чего живот­ное может оце­нить вре­мя до воз­мож­но­го столкновения.

Выяс­ни­лось, что при­зем­ле­ние на пото­лок этой мухи про­ис­хо­дит в четы­ре эта­па. Сна­ча­ла насе­ко­мое рез­ко раз­го­ня­ет­ся вверх, после чего тело пере­во­ра­чи­ва­ет­ся (пол­но­стью или частич­но), затем живот­ное вытя­ги­ва­ет ноги и цеп­ля­ет­ся ими за пото­лок, а в кон­це пово­ра­чи­ва­ет свое тело отно­си­тель­но ног, уже жест­ко при­креп­лен­ных на поверх­ность. Весь про­цесс зани­ма­ет око­ло 60 мил­ли­се­кунд и око­ло 10 взма­хов кры­льев. Сама ста­дия инвер­сии зани­ма­ет от четы­рех до вось­ми уда­ров с часто­той око­ло 170 Гц.

Кро­ме того, уче­ные выяви­ли несколь­ко моде­лей манев­ра. В част­но­сти, чем мень­ше вер­ти­каль­ная ско­рость при при­зем­ле­нии и чем выше гори­зон­таль­ная ско­рость, тем мень­ший крен необ­хо­дим для успеш­но­го при­зем­ле­ния. Инте­рес­но, что сте­пень крут­ки в долях еди­ни­цы при­мер­но соот­вет­ству­ет вер­ти­каль­ной ско­ро­сти в мет­рах в секун­ду: если муха замед­ли­лась до 0,5 мет­ра в секун­ду, то для того, что­бы при­зем­лить­ся на кры­шу, ей доста­точ­но сде­лать пол-обо­ро­та, то есть повер­нуть на 90 градусов.

Кро­ме того, био­фи­зи­ки опре­де­ли­ли, что поро­го­вое зна­че­ние ско­ро­сти уве­ли­че­ния изоб­ра­же­ния потол­ка на сет­чат­ке ста­но­вит­ся сиг­на­лом для нача­ла кувыр­ка при­зем­ле­ния. Зри­тель­ные раз­дра­жи­те­ли так­же опре­де­ля­ют необ­хо­ди­мость допол­ни­тель­но­го вра­ще­ния туло­ви­ща после при­зем­ле­ния и допол­ни­тель­ных дви­же­ний кор­пу­са и ног.

Мягкая посадка: детальный разбор

Летать на крыше

Что­бы луч­ше понять, как про­ис­хо­дит при­зем­ле­ние и поче­му паде­ния не про­ис­хо­дит, мож­но рас­смот­реть пове­де­ние чело­ве­ка в момент при­зем­ле­ния. Во вре­мя поле­та он лег­ко выпол­ня­ет раз­лич­ные слож­ные пиру­эты, кото­рые поз­во­ля­ют ему надеж­но при­креп­лять­ся к любо­му материалу.

Инте­рес­ный!

Насе­ко­мое взле­та­ет не впе­ред, как мно­гие дру­гие соби­ра­ют, а назад. Поэто­му, что­бы убить его, нуж­но немно­го при­це­лить­ся назад.

Муха при­зем­ля­ет­ся на пото­лок из пет­ли или от уда­ра. В резуль­та­те он пере­но­сит центр тяже­сти впе­ред и цеп­ля­ет­ся нога­ми к потол­ку. Осталь­ная часть тела дого­ня­ет перед­нюю часть и еще силь­нее давит на мушку.

Что показала макросъемка

Уди­ви­тель­ное откры­тие было сде­ла­но при наблю­де­нии за пове­де­ни­ем мухи на мак­ро­съем­ке. Насе­ко­мое не тол­ка­ет пото­лок, что­бы взле­теть. Он про­сто рас­слаб­ля­ет­ся, отпус­ка­ет поверх­ность и пада­ет. Затем муха быст­ро пере­во­ра­чи­ва­ет­ся на брю­хо, рас­прав­ля­ет кры­лья и летит обыч­ным образом.

Что будет, если обезжирить лапки мухи?

Что­бы пол­но­стью понять физио­ло­гию насе­ко­мо­го, уче­ные про­ве­ли экс­пе­ри­мент. Они обез­жи­ри­ли кон­чи­ки лапок мух. Лишив­шись лип­ко­го сек­ре­та, муха уже не мог­ла сто­ять и ходить по вер­ти­каль­ным поверх­но­стям и глад­ким потол­кам. Ноги соскольз­ну­ли и разошлись.

Поняв, что закре­пить­ся на поверх­но­сти невоз­мож­но, мухи ста­ли уси­лен­но тереть ноги. Вско­ре тай­на сно­ва рас­кры­лась, и насе­ко­мые вер­ну­лись к при­выч­но­му обра­зу жизни.

Заключение

Под­во­дя ито­ги, отме­тим, что ком­нат­ная муха обык­но­вен­ная доволь­но инте­рес­ное насе­ко­мое, кото­рое может спо­кой­но ходить по потол­ку, но, несмот­ря на то, что муха посто­ян­но трет­ся и выти­ра­ет лап­ки, все же явля­ет­ся пере­нос­чи­ком мно­гих инфек­ций. Поэто­му луч­ше не допус­кать их появ­ле­ния дома.

Источ­ни­ки

• https://aif.ru/dontknows/eternal/kak_muhi_sidyat_na_stenah_ili_potolke_ne_padaya
• https://notklop.ru/muhi/2‑fakty/36-kak-muha-saditsya-na-potolok/
• https://komarmuha.ru/pochemu-muhi-ne-padayut-s-potolka
• https://rci76.ru/muhi-i-moshki/kak-muha-derzhitsya-na-potolke.html
• https://apest.ru/muhi/o‑muhah/kak-muha-saditsya-na-potolok/
• https://WikiParazit.ru/babochki-i-moshki/unikalnost-lapok-muhi.html