Hur navigerar en mal i mörkret när den inte kan se vart den flyger och varför kraschar bina i lugna vattendrag? Insekter ser marken och använder sina känselspröt för balansen – egenskaper som kan komma att användas för att hålla självstyrda robotar uppe i framtiden, enligt ny forskning om hur insekter flyger.
Flygande insekter som är aktiva på dagen, såsom bin och trollsländor, litar till visuell kontakt med marken som sveper förbi under dem, säger Dr Nicolas Franceschini och kollegor från Medelhavsuniversitetet i Frankrike.
Det visuella svepet över marken hänger ihop med hur snabbt och högt insekten flyger och används av insekten för att kontrollera sina manövrer och upprätthålla den rätta flyghöjden, har forskarna kommit fram till. Insekterna har därmed inget behov av hastighetsmätare och höjdmätare som används av mänskliga piloter.
Teamet byggde en speciell mikrohelikopter för att testa teorin.
De fann att roboten kunde kontrollera sin höjd, lyftet från marken och landningen enbart med användning av visuella signaler och att den som förväntat svarade på förändringar i vindhastighet och terräng.
Varför flyger då bina med huvudet före rätt ner i spegelblankt vatten? De beror på att de istället för vattenytan ser en reflektion av himlen så den visuella återföringen säger till dem att flyga lägre, förklarar forskarna.
Detta problem upplevdes av piloter i Storbritannien när de i tidiga skeden testade terrängradar, vilket resulterade i en del tillbud när flygplanen oväntat dök när de flög över stilla sjöar. Radarvågor reflekteras på samma sätt som synligt ljus av den spegelliknande ytan på en stilla sjö.
Forskarna känner till att tvåvingade insekter som husflugor och myggor, förutom att använda ögonen, upprätthåller sin balans och kurs när de flyger med hjälp av tillbakabildade bakre vingar – de klubbformade ”svängkolvarna”. Hur fyrvingade malar, som är aktiva på natten men saknar svängkolvar, lyckas att navigera har dock varit ett mysterium.
Sensorer längst in på en mals känselspröt fungerar som små gyroskop, på samma sätt som svängkolvar, genom att detektera mindre rörelser i malens kropp i relation till känselspröten. Sensorerna sänder då meddelanden till hjärnan att korrigera sin position, enligt ny forskning som letts av Sanjay Sane vid University of Washington i USA.
Malar som hade fått sina känselspröt borttagna precis ovanför sensorerna observerades när de flög inuti en dunkelt upplyst glaskammare. Malarna utan känselspröt kraschade in i väggarna och golvet mycket oftare än dem som hade känselspröt, upptäckte forskarna. Malarnas känselspröt sattes sedan på igen med hjälp av superlim och malarnas förmåga att navigera kom tillbaka.
Detta bevisar enligt forskarna att känselsprötens mekaniska rörelse ensamt står för malens förmåga att flyga rakt och upprätthålla en stabil position också vid blåsiga förhållanden – en förmåga som är viktig när de dricker nektar från blommor.
Biomimetik är det område inom designen som inspirerats av naturen, som i uppfinningen av ekolodet och kardborrbandet och skapelsen av Eiffeltornet.
Förståelse för hur insekter flyger kan en dag hjälpa till att hålla obemannade flygplan uppe på rätt höjd i hårt väder vid räddningsaktioner samt förbättra autopiloten i rymdskepp och flygplan.
Läs originalartikeln på engelska.
