Почему так трудно отгонять мух, согласно научным данным

Мухи избегают вашего прихлопывания благодаря сложному зрению и нейронным сокращениям.

Отредактировано 2023-01-07
Вместо прихлопывания лучше использовать другие способы борьбы с мухами такие как установка мухоловок и уборка дворовВместо прихлопывания лучше использовать другие способы борьбы с мухами, такие как установка мухоловок и уборка дворов.

Посиделки на улице летним вечером всегда звучат расслабляюще, пока не появляются мухи и комары - тогда начинается борьба с ними. Несмотря на свои крошечные глаза и мозг, который примерно в 1 миллион раз меньше вашего, мухи могут уклониться почти от каждого удара.

Мухи могут поблагодарить свое быстрое, сложное зрение и некоторые нейронные причуды за способность избегать ударов с такой скоростью и ловкостью.

Наша лаборатория исследует полет и зрение насекомых, с целью выяснить, как такие крошечные существа могут обрабатывать визуальную информацию для выполнения сложных моделей поведения, таких как быстрое бегство от вашего робота.

Более быстрое зрение

У мух сложные глаза. Вместо того чтобы собирать свет через одну линзу, которая создает целостное изображение - стратегия человеческих глаз - мухи формируют изображения из множества фасеток, множества отдельных линз, которые фокусируют входящий свет на скопления фоторецепторов, светочувствительных клеток в их глазах. По сути, каждая грань создает отдельный пиксель изображения мухи.

Мир мухи имеет довольно низкое разрешение, поскольку маленькая голова может вместить лишь ограниченное количество граней - обычно от сотен до тысяч - и нет простого способа повысить резкость их размытого зрения до миллионов пикселей, которые эффективно видит человек. Но, несмотря на такое грубое разрешение, мухи видят и обрабатывают быстрые движения очень быстро.

О том, как животные воспринимают быстрое движение, можно судить по скорости обработки света их фоторецепторами. Человек различает максимум около 60 дискретных вспышек света в секунду. Все, что быстрее, обычно воспринимается как ровный свет. Способность видеть отдельные вспышки зависит от условий освещения и от того, какую часть сетчатки вы используете.

Некоторые светодиодные лампы, например, излучают дискретные вспышки света достаточно быстро, чтобы они казались человеку ровным светом - если только вы не повернете голову. В периферийном зрении вы можете заметить мерцание. Это происходит потому, что периферийное зрение обрабатывает свет быстрее, но с меньшим разрешением, как зрение мухи.

Примечательно, что некоторые мухи могут видеть до 250 вспышек в секунду, что примерно в четыре раза больше, чем может воспринимать человек.

Если бы вы взяли одну из этих мух в кинотеатр, то просмотренный вами плавный фильм, состоящий из 24 кадров в секунду, показался бы мухе серией статичных изображений, как слайд-шоу. Но такое быстрое зрение позволяет ей быстро реагировать на добычу, препятствия, конкурентов и ваши попытки отмахнуться.

Наши исследования показывают, что мухи при тусклом свете теряют способность видеть быстрые движения. Это может показаться хорошей возможностью прихлопнуть их, но люди также теряют способность видеть быстрые, резкие черты в темноте. Так что вы можете оказаться таким же инвалидом, как и ваша цель.

Когда они летают в темноте, мухи и комары летают беспорядочно, с извилистыми траекториями полета, чтобы избежать ударов. Они также могут полагаться на невизуальные сигналы, такие как информация от маленьких волосков на их теле, которые чувствуют изменения в потоках воздуха при движении для нанесения удара.

Полет комара. Источник: Intellectual Ventures.

Нейронные хитрости

Но почему мухи видят в темноте медленнее? Возможно, вы замечали, что ваше собственное зрение в темноте становится вялым и размытым и гораздо менее красочным. У насекомых происходит аналогичный процесс. Низкая освещенность означает меньшее количество фотонов, а глаза, как и камеры и телескопы, зависят от фотонов для создания изображения.

Но в отличие от хорошего фотоаппарата, который позволяет менять объектив на более крупный и собирать больше фотонов в темных условиях, животные не могут менять оптику своих глаз. Вместо этого они полагаются на суммирование - нейронную стратегию, которая суммирует входы соседних пикселей или увеличивает время выборки фотонов для формирования изображения.

Большие пиксели и более длительная экспозиция захватывают больше фотонов, но ценой резких изображений. Суммирование эквивалентно съемке на зернистую пленку (более высокое ISO) или с длинной выдержкой, которые дают более размытые изображения, но избегайте недоэкспонирования ваших объектов. Мухи, особенно маленькие, не могут быстро видеть в темноте, потому что, в некотором смысле, они ждут, пока поступит достаточное количество фотонов, чтобы убедиться в том, что они видят.

Маневренность в полете

Помимо быстрого восприятия надвигающейся угрозы, мухи должны уметь улетать за доли секунды. Это требует подготовки к взлету и быстрых маневров в полете. После визуального обнаружения приближающейся угрозы плодовые мухи, например, корректируют свою позу за одну пятую секунды до взлета. Хищные мухи, такие как мухи-убийцы, координируют свои ноги, крылья и галтели - гантелевидные остатки крыльев, используемые для восприятия вращения в воздухе, чтобы быстро поймать свою добычу в полете.

Как лучше прихлопнуть муху

Чтобы обогнать муху, вы должны нанести удар быстрее, чем она успеет заметить приближение вашей руки. С практикой вы можете добиться в этом успеха, но мухи оттачивали свои навыки бегства сотни миллионов лет. Поэтому вместо прихлопывания лучше использовать другие способы борьбы с мухами, такие как установка ловушек для мух и уборка дворов.

Вы можете заманить некоторых мух в бутылку с узким горлышком, наполненную яблочным уксусом и пивом. Поместив воронку в горлышко бутылки, вы облегчите им вход, но затрудните выход.

Что касается комаров, то некоторые коммерческие репелленты могут помочь, но удаление застойной воды вокруг дома - в некоторых растениях, горшках или любых открытых емкостях - поможет устранить места откладки яиц и снизить количество комаров с самого начала. Избегайте инсектицидов, поскольку они также вредят полезным насекомым, таким как пчелы и бабочки.

Джейми Теобальд получает финансирование от Национального научного фонда (IOS-1750833).