Sommeren er her. Sammen med grilling, strandutflukter og baseballspill, betyr det også ankomst til en spesielt uvelkommen besøkende - myggen.
Men mens vi kryper og forestiller oss horder av mygg som plager oss om kort tid, må vi også overlate dem til dem - de er bemerkelsesverdige, hardføre skapninger, motstår alle slags spray, frastøtende midler, lys og alt annet vi kaster på dem . Og en av deres mest fantastiske evner er at de kan forbli på flukt midt i et av naturens egne angrep: et fallende regndrop.
For en mygg er det å bli truffet med en regndråp ekvivalent med at et menneske blir truffet av en 3 tonns gjenstand - noe som er omtrent på størrelse med en pickup. En individuell regndråpe er omtrent 50 ganger massen til en mygg, og dråpene faller i hastigheter så raskt som 22 mil i timen. Likevel klarer de små insektene å overleve utallige kollisjoner i løpet av en storm, når disse farene i lastebilstørrelse stuper rundt seg.
Hvordan gjør de det? I følge en studie som ble publisert tidligere denne uken i Proceedings of the National Academy of Sciences, er det myggen som er liten - sammen med en zen-lignende tilnærming av passiv motstand - som gjør at den kan holde seg på flukt til tross for disse enorme kollisjonene.
Mygg, viser det seg, kombinerer et ekstremt sterkt eksoskjelett med en minuskule masse for å minimere kraften til hver regndråpe når den treffer. Det at de er så mye lettere enn regndråpene, betyr at dråpene mister veldig lite fart når de kolliderer med myggen, noe som betyr veldig liten kraft som blir utvist til insektet.
I stedet for å stå sterk mot dråpene, eller til og med prøve å unngå dem, følger mygg bare med strømmen. "Når regndråpet faller, i stedet for å motstå regndråpen, går de i utgangspunktet sammen som en stoveway, " sa David Hu, ingeniør ved Georgia Tech og forfatter av studien, til NPR. "Så som et resultat får de veldig, veldig liten kraft." Effekten av regndråpen kan slå myggen delvis av kurs, men den skader ikke insekten nesten like mye som den ville gjort hvis den ble absorbert som en direkte hit.
Øyeblikk etter at myggen har festet seg til regndråpene, bruker de vingene og de lange benene som miniatyrseil for å løfte seg fra de fallende dråpene før de krasjer i bakken, som vist i videoen nedenfor. Forskerne fant den viktigste faren er når mygg blir rammet av regndråper når de allerede er i nærheten av bakken, for hvis de ikke kan løsrive seg i tide, blir de smalt i jorden med samme hastighet som den fallende dråpen .
Hvordan fant forskergruppen, ledet av Hu's doktorgradsstudent Andrew Dickerson, ut myggenes strategi? "Å slå en mygg med en regndråpe er et vanskelig eksperiment, " sa Hu. "Det første vi gjorde var å slippe små dråper fra historien i tredje etasje til bygningen vår på en beholder med mygg, og du kan forestille deg at det ikke gikk så bra. Det er litt som å spille det verste dart-spillet du kan forestille deg. ”
Etter hvert brakte forskerne eksperimentet inn og konstruerte et bur i akrylnett for å inneholde myggene som også ville tillate inntreden av vanndråper.
De traff deretter insektene med bittesmå vannstråler for å simulere hastigheten til fallende regndråper, og filmet seks Anopheles- mygg som kommer inn i vannstrømmen. De brukte et høyhastighetskamera som tok 4000 bilder per sekund (et typisk videokamera tar 24 bilder per sekund). Alle seks av insektene overlevde, og opptakene - sammen med teoretiske ligninger - lot forskerne bedre forstå insektenes bemerkelsesverdige evne til å takle regn.
Eksperimentene ble også utført med et blikk mot praktisk prosjektering. Prosjekteringen og konstruksjonen av mikroflybiler (MAV-er) - små robotfly som potensielt kan brukes til overvåking og andre formål - utvikler seg i laboratorier verden over. Det californiske selskapet AeroVironment har utviklet et kolibri-inspirert mikrofly som veier mindre enn et AA-batteri, og andre selskaper og forskningslaboratorier er for tiden i ferd med å lage enda mindre autonome fly. En bedre forståelse av hvordan det naturlige livet utviklet seg til å fly i regnværet, bemerker forskerne, kan hjelpe oss med å designe vårt eget bittesmå håndverk slik at vi også holder oss høye i elementene.
