Insekten waren die ersten Tiere, die die Fähigkeit zum Fliegen entwickelten. Ihre Flügel unterscheiden sich von denen anderer Flugtiere wie Flugsaurier, Vögel und Fledermäuse. Anstatt sich aus Gliedmaßen zu entwickeln, verfügen ihre Flügel über ein einzigartiges komplexes „Scharnier“, das den Flügel mit dem Körper verbindet.
Dieses Gelenk ist ein miteinander verbundenes System aus fünf Elementen, den sogenannten Skleriten, die mit den Muskeln interagieren, um die Flügel zu bewegen. Bisher war seine Mechanik ein Rätsel, da die vier kritischen Skleriten an der Basis des Flügels von außen nur schwer sichtbar sind und sich so schnell bewegen, dass es schwierig ist, sie klar zu filmen.
Nun kombinierte ein internationales Forscherteam unter der Leitung des California Institute of Technology (USA) Echtzeitbilder der gesamten Kontrollmuskulatur mit gleichzeitiger 3D-Videografie in Ultrahochgeschwindigkeit, um die Bewegung der Flügel der Fliegen zu erfassen . von Früchten beim Fliegen in einem elektronischen Simulator. Die Ergebnisse werden in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht.
Messen Sie seine aerodynamischen Funktionen
Unter Verwendung von Daten von mehr als 72.000 einzelnen Klappen und maschinellem Lernen mit künstlicher Intelligenz (KI) wurde ein Modell dafür entworfen, wie Skleritmuskeln die Flügelbewegung steuern, und eine winzige Roboterfliege wurde verwendet, um ihre aerodynamischen Funktionen zu messen.
„Die Ergebnisse liefern ein überzeugendes physikbasiertes Modell des ‚Scharniers‘ sowie eine Reihe von Hypothesen, die durch weitere Experimente überprüft werden können“, stellen die Autoren fest.
Da außerdem eine detaillierte Karte der neuronalen Verbindungen der Fliege entsteht, hoffen die Wissenschaftler, dass ihre Ergebnisse dazu beitragen werden, die Flugsteuerungsschaltkreise der Fliege besser zu verstehen.
Referenz:
Johan M. Melis et al. „Maschinelles Lernen enthüllt die Steuerungsmechanik eines Insektenflügelscharniers.“ Natur 2024
