Учёные раскрыли секрет полёта райских змей

Исследователи из Политехнического университета Виргинии впервые смогли смоделировать биомеханику полета райской змеи Chrysopelea paradisi. Результаты работы позволят ответить на некоторые вопросы, связанные с полетом этих позвоночных. Статья ученых опубликована в журнале Nature Physics.

Райская украшенная змея — единственный представитель бескрылых позвоночных, способных к полету. Она способна перепрыгивать с дерева на дерево, преодолевая до 24 метров по воздуху. Отчасти такое возможно благодаря волновому движению, которое животное совершает в воздухе. Исследователи знали это, но до сих пор полностью не понимали физики этого процесса.

Теперь исследователи из Политехнического университета Виргинии создали первую 3D-модель полета райских змей, которая описывает механику этого процесса. Чтобы сделать это, ученые проанализировали поведение более 100 живых скользящих змей. Модель учитывает частоту совершения волнообразных движений, их направление, действующие на тело силы и распределение масс. Используя модель, исследователи также провели эксперименты в симуляции, которые позволили получить дополнительные данные о полете райских змей.

Целью одного из таких экспериментов было узнать, зачем змеи при полете постоянно совершают волнообразные движения. Для этого исследователи смоделировали случай, при котором животные бы не делали таких движений. Моделирование показало, что при отсутствии такого поведения змея не может летать и падает сразу после прыжка. Этот эксперимент подтвердил гипотезу команды — волнообразные движения в воздухе повышают устойчивость полета у змей.

Ученые выяснили, что в начале прыжка змея обычно изгибает тело в J-образную петлю и выпрыгивает вверх и вперед. В течение полета змея совершает волнообразные движения для поддержания равновесия всего тела, кроме хвоста. Тело становится похожим на крыло изменяемой формы, которое создает подъемную силу под действием потока воздуха, а также ускоряется при движении вниз под действием силы тяжести.

Эксперименты также показали команде детали, которые они ранее не могли визуализировать. Исследователи заметили, что змея использует два вида волн для перемещения: горизонтальную волну большой амплитуды и недавно обнаруженную вертикальную волну меньшей амплитуды. При этом волны обоих видов распространяются одновременно. Результаты также показали, что вертикальная волна распространяется в два раза быстрее горизонтальной.

Источник: https://indicator.ru

В данной статье мы постарались собрать все основные и актуальные новости из СМИ о данном событии.

Скоростные видеокамеры раскрыли новый секрет полета змей

Небольшая группа тропических древесных змей адаптировалась к планирующему полету, научившись сплющивать тело на манер крыла и быстро колебаться им, чтобы стабилизировать положение в воздухе.

Змеи рождены ползать и летать не могут — если не считать небольшой группы древолазающих ужей, распространенных в Юго-Восточной Азии. Резко отталкиваясь от ветки, они способны не просто прыгать с кроны на крону, но и планировать, расплющивая собственное тело для создания подъемной силы и преодолевая расстояние до 10 и более метров.

Чтобы лучше разобраться в механизмах их полета, Исаак Иэтон (Isaac Yeaton) и его коллеги из Университета Джонса Хопкинса провели эксперименты с летающими Chrysopelea paradisi, райскими украшенными змеями. Для фиксации их полета опытная площадка была устроена в пустом концертном зале выставочного центра, где на высоте около восьми метров установили толстую ветку, а вокруг смонтировали 23 высокоскоростных видеокамеры. Об этих работах рассказывается в статье, опубликованной в журнале Nature Physics.

К спинам змей прикрепили небольшие полоски блестящего скотча, чтобы камеры могли лучше фиксировать их движения в полете. Сделав более 130 записей, ученые заинтересовались тем, что животные при этом обязательно быстро изгибаются всем телом, совершая колебания и в стороны, и вверх-вниз, причем настолько активно, что иногда хвост оказывается выше головы, а иногда опускается ниже нее.

Эти опыты позволили реконструировать движения летающей змеи в виде компьютерной модели, которая демонстрировала сходные способности к полету. А с помощью модели ученые показали важность быстрых волнообразных колебаний для придания вращательной устойчивости. Без них виртуальная змея быстро опрокидывалась в воздухе и падала, однако движения тела в горизонтальной и вертикальной плоскостях стабилизировали положение, позволяя планировать.

Впрочем, полет — не единственная удивительная змеиная способность. Ранее ученые обнаружили, что вопреки своей репутации эти пресмыкающиеся могут формировать друг с другом стабильные социальные связи, а также атаковать вбок, несмотря на очевидную геометрию своего тела.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.

По словам осведомленных источников, новый российский истребитель пятого поколения протестировали в роли командно-штабного самолета.

Группа астрономов из проекта RedDots обнаружила две суперземли и планету-кандидата, вращающиеся вокруг красного карлика Lacaille 9352. Ее звездная система одна из самых близких к Солнцу. Открытые планеты находятся в обитаемой зоне, и авторы исследования считают, что они могут быть вполне пригодны для жизни.

В большинстве случаев основные симптомы Covid-19 — это лихорадка, кашель, затрудненное дыхание. Но если заболевание переносится тяжело, к ним могут прибавиться острая почечная недостаточность, повреждения внутренних органов и непонятные сгустки крови. Медики предполагают, что вирус, на самом деле, может быть нацелен на сосуды, а не на легкие.

Уроки астрономии вернулись в российские школы в 2018 году. За то время, пока эта наука была необязательным предметом, в ней произошло много событий, не все из которых нашли отражение в учебниках. Кроме того, в них и раньше не были упомянуты многие интересные факты.

Группа астрономов из проекта RedDots обнаружила две суперземли и планету-кандидата, вращающиеся вокруг красного карлика Lacaille 9352. Открытые планеты находятся в обитаемой зоне, и авторы исследования считают, что они могут быть вполне пригодны для жизни.

По словам осведомленных источников, новый российский истребитель пятого поколения протестировали в роли командно-штабного самолета.

Уроки астрономии вернулись в российские школы в 2018 году. Кроме того, в них и раньше не были упомянуты многие интересные факты.

Россия знала многих правителей. Сможете ли вы распознать их по следу, оставленному в истории?

Загадочная окаменелость из Антарктиды оказалась огромным яйцом с мягкой оболочкой: новые данные указывают, что яйца многих древних рептилий не имели твердой скорлупы.

[miniorange_social_login]

Источник: https://naked-science.ru

Инженеры смоделировали полет райской змеи

Инженеры из Политехнического университета Виргинии (США) смоделировали полет райской змеи (Chrysopelea paradisi ).

В своем новом исследовании ученые обнаружили, что волнообразные движения помогают змеям стабилизировать тела и «скользить» по воздуху.

Руководивший исследование Исаак Йеатон с коллегами изучали змей райского дерева, которые обитают на верхушках деревьев и способны одним лишь движением перемещаться на расстояние до 100 метров в горизонтальном направлении.

Для этого животные разглаживают тела, постоянно покачиваясь и растягивая ребра движутся со скоростью порядка 10 метров в секунду.

Ранее МедиаПоток писал, что палеонтологи нашли загадочную окаменелость в Антарктиде, которая оказалась яйцом древнего морского ящера. Странная находка с края Земли была обнаружена почти десять лет, и все эти годы её хранили в стенах Чилийского музея. И только сейчас исследователи установили, что это яйцо с мягкой скорлупой и считается самым крупным из когда-либо найденных.

Возраст окаменелости достигает почти 68 млн лет. Как считают ученые, такое яйцо способны были отложить вымершие морские змеи или ящеры. Находка достигает 28 см в длину и 18 см в ширину и чем-то напоминает запеченную картошку.

Источник: https://potokmedia.ru

Удалось понять зачем летающие змеи покачивают телами во время планирования

30 Июня – ГЛАС. Мы все знаем, что змеи покачивают своими телами, чтобы перемещаться по земле или воде, но почему некоторые виды летающих змей делают то же самое в воздухе ранее было неизвестно


В своем новом исследовании, результаты которого были опубликованы на портале «», ученые рассказывают о том, как они обнаружили, что эта волнистость помогает змеям стабилизировать тела, позволяя им скользить все дальше и дальше.

Исаак Йеатон из Политехнического института и государственного университета Вирджинии и его коллеги изучали движения змеи райского дерева, вида, который обитает на верхушках деревьев и может перемещаться на расстояние до 100 метров в горизонтальном направлении одним лишь движением.

Эти змеи разглаживают тела, растягивая ребра и постоянно покачиваясь движутся со скоростью около 10 метров в секунду.

Ранее ГЛАС писал о том, что исследователям удалось выяснить, что уже существующие лекарства, предназначенные для лечения пациентов с болезнью Альцгеймера, также могут помочь восстановить сосуды людям с диабетом.

Источник: https://glas.ru

Извивание помогло украшенным древесным змеям контролировать планирование

Инженеры из США выяснили, что во время планирования змеи извиваются в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Полет украшенных древесных змей сняли с помощью технологии захвата движений и на основе параметров горизонтальной и вертикальной волн создали модель планирования. Оказалось, что горизонтальное извивание увеличивает стабильность и дальность полета, а еще помогает маневрировать. Авторы статьи, опубликованной в журнале Nature physics, предполагают, что на основе полученной модели можно создать летающую робозмею.

Украшенные древесные змеи из рода Chrysopelea — единственные безногие позвоночные, которые умеют летать (точнее, планировать). Для этого они отталкиваются от ветки, сплющивают свое тело, так что в сечении оно напоминает треугольник, и S-образно извиваются. Непонятно, зачем рептилиям изгибаться в полете — возможно, это улучшает аэродинамику и помогает планировать дольше, а может, змеи двигаются так просто по привычке.

Исследователи под руководством Исаака Йитона (Isaac Yeaton) из Политехнического университета Виргинии изучили планирование змей с помощью технологии захвата движений. На семи змеях вида Chrysopelea paradisi отмечали по 11-17 маркеров, животные прыгали с высоты 8,3 метров на искусственное дерево в арене. В каждой отмеченной точке регистрировали угол наклона тела змей относительно оси тела в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Изгибания змеи смоделировали с помощью серпеноидной кривой — уравнений горизонтальной и вертикальной волн — синусоиды большой амплитуды с плоским пиком и малой амплитуды с узким пиком. В уравнения ввели пять переменных: максимальные углы изгиба в двух плоскостях (θm и ψm), число периодов и частоту горизонтальной волны (νθ и fθ) и угол дорсовентрального изгиба (dψ). Остальные переменные выразили через пять основных (например, частота вертикальной волны в два раза выше горизонтальной). В каждый момент времени вычисляли положение тела относительно центра масс, интегрируя серпеноидную кривую: координаты вычисляли по уравнениям ∂sx = cosψ sinθ,∂sy = -cosψ cosθ, ∂sz = sinψ.

Траектории, которые получили с помощью симуляции, оказались похожими на траектории настоящих змей, хотя дальность планирования в симуляции была несколько меньшей.

При моделировании полета без горизонтальных извиваний оказалось, что в половине случаев он нестабилен (в какой-то момент угол наклона тела превышает 85 градусов), и его дальность меньше. Еще более выраженно извивания увеличивали стабильность и дальность полета в моделях планирования с высоты 75 метров — такие деревья растут в индомалайских лесах, где обитают украшенные змеи. Дорсовентральные изгибы изменяли килевую качку — наклоны тела вперед и назад, перераспределяли аэродинамические силы и увеличивали вращательную стабильность планирования.

Угловое положение тела в пространстве зависело как от аэродинамических, так и от инерционных сил, и наибольший вклад вносил момент рыскания — повороты вокруг вертикальной оси. Момент рыскания возникает из горизонтальной волны, и змеи могут использовать его для маневрирования в полете.

Обнаруженные особенности кинематики планирования змей могут послужить вдохновением и теоретической базой для создания змееподобных летающих роботов, считают авторы работы, — основой для них могут стать уже существующие робозмеи. Модель извиваний, которую создали исследователи, упростит управление таким роботом и улучшит его аэродинамические характеристики.

Робозмей, механика движений которых вдохновлена настоящими рептилиями, используют в самых разных областях: гибкие роботы с лазерами помогают сваривать трубы, а подводные робозмеи будут инспектировать подводные конструкции. Механических змей уже даже научили летать — правда, с помощью напарника-мультикоптера, который доставляет змею в нужное место.

Алиса Бахарева

Источник: https://nplus1.ru

Почему древесные змеи способны летать

Некоторые виды древесных змей способны планировать в воздухе, волнообразно извиваясь во время перелетов с дерева на дерево. Движения же совершенно не похожи на те, с помощью которых эти животные перемещается по земле или в воде.

Инженер-механик Исаак Йитон и его коллеги изучили технику движения древесных змей во время полетов и пришли к выводу, что она уникальна и применяется только для прыжков с дерева на дерево, о чем написали в журнале Physics Nature.

«Они [змеи] развили способность планировать, и это впечатляет», — говорит Йейтон из Лаборатории прикладной физики Университета Джонса Хопкинса в Лореле.

Райские украшенные змеи (Chrysopelea paradisi) способны прыгать с веток на расстояние до 10 метров и даже дальше. Чтобы зафиксировать движения змеи, которые она совершает во время прыжков, Йейтон и его коллеги прикрепили к спине животного светоотражающую ленту, а для съемок использовали высокоскоростные камеры.

Физики ранее обнаружили, что древесные змеи расплющивают и выгибают края своих тел книзу перед прыжком ради создания подъемной силы, как это показано на фото сверху. Благодаря новому эксперименту ученые выяснили, что змеи также совершают серию сложных движений при взлете: волнообразно извиваются из стороны в сторону, а также вверх и вниз, причем их хвосты поднимаются то выше, то ниже уровня головы.

Компьютерное моделирование, созданное на основе снятого видео, показало, что волнообразные движения необходимы для стабильности полета. Затем ученые создали на основе модели компьютерную симуляцию полета райской украшенной змеи, которая также продемонстрировала стабильность полета. Теперь мы знаем, какие хитрости помогают летающим рептилиям находиться в воздухе.

Источник: https://www.popmech.ru

Учёные раскрыли секрет полёта райских змей

imag-2020/1195/image_0Se4UAeetsY.jpg

Учёные из Политехнического университета Виргинии впервые смогли спроектировать биомеханику полёта райской змеи Chrysopelea paradisi.


Райская украшенная змея является единственным представителем бескрылых позвоночных, способных летать. Она может перепрыгивать с дерева на дерево на расстояние до 24 метров по воздуху. Это стало возможным благодаря волновому движению, которое животное совершает в воздухе. Исследователи знали об этом, однако до настоящего времени полностью не понимали физики процесса.

Специалисты из Политехнического университета Виргинии создали первую 3D-модель полёта райских змей, которая описывает все особенности процесса. Чтобы сделать это, учёные проанализировали поведение более 100 живых скользящих змей, передаёт Indicator со ссылкой на статью в журнале Nature Physics.

Модель учитывает частоту совершения волнообразных движений, их направление, действующие на тело силы и распределение масс. Используя модель, учёные также провели эксперименты в симуляции, позволяющие получить дополнительные данные о полёте райских змей.

Целью одного из таких экспериментов было узнать, зачем змеи при полёте постоянно совершают волнообразные движения. Для этого специалисты смоделировали случай, при котором животные бы этого не делали. Оказалось, что при отсутствии такого поведения змея не может летать и падает после прыжка. Эксперимент подтвердил гипотезу команды о том, что волнообразные движения в воздухе повышают устойчивость полёта у змей.

В начале прыжка змея обычно изгибает тело в J-образную петлю и выпрыгивает вверх и вперед. В течение полёта она совершает волнообразные движения для поддержания равновесия тела, которое становится похожим на крыло изменяемой формы и создаёт подъёмную силу под действием потока воздуха, а также ускоряется при движении вниз под действием силы тяжести.

Опыты показали команде детали, которые они ранее не могли визуализировать. Оказывается, змея использует два вида волн для перемещения: горизонтальную большой амплитуды и недавно обнаруженную вертикальную меньшей амплитуды. При этом волны обоих видов распространяются одновременно.

Ранее биологи из Финляндии выяснили, что зигзагообразный узор на спине обычных европейских гадюк не только помогает им в маскировке, но и создаёт оптические иллюзии, которые мешают хищникам поймать змею. Оба этих эффекта работают одинаково хорошо. Это говорит о том, что защитная окраска животных может быть многофункциональной.

Гадюки, гремучие змеи и их сородичи считаются символом молниеносной реакции, сверхвысокой скорости и почти гарантированной точности атаки жертвы. Они охотятся на мелких млекопитающих и рептилий из засады, выпрыгивая с огромной скоростью и буквально «вколачивая» клыки в тело жертвы. Одним из секретов их успешной охоты считается маскировочная окраска их чешуи, помогающая сливаться с природой и скрываться до того момента, пока жертва не подойдёт на близкое расстояние.

Вместе с тем, полагают учёные, яркие узоры служат предупреждением для хищников, которые могут попытаться атаковать змею. Впрочем, есть и другие свойства окраски. Наблюдения за скоростью движения змей показали, что они двигаются достаточно быстро для того, чтобы породить эффект, который нейрофизиологи называют «слиянием мельканий» — когда люди не воспринимают мерцаний любого источника света или объекта, если они происходят с довольно высокой частотой.

В случае с гадюками эффект приводит к тому, что при быстром движении змеи полоски на их теле сливаются в единое целое. Это не позволяет глазам человека или хищника определить направление движения и расстояние до уползающего пресмыкающегося. Схожую роль играют полоски на теле зебр, мешающие мухам садиться на тело этих животных и заставляющие львов считать, что их жертва бежит быстрее или медленнее, чем на самом деле, писал NEWS.ru.

Источник: https://news.ru

Смотрите видео: Путешествие по вашему телу

Оцените статью
Добавить комментарий