【生物】ハエの超高速な空中ターンの謎を解明

「ハエの超高速な空中ターン」、謎を解明

ハエは、飛びながら急速に方向転換する。この「空中技」が繰り出せるのは、翅と胴体の接合部が、ぜんまい仕掛けの
おもちゃのような働きをして、ほとんど自動的に体の向きを変えられるためであることが、最新研究によって明らかになった。

4月5日(米国時間)付で『Physical Review Letters』誌のオンライン版に掲載されたこの研究成果は、将来、飛行ロボットの
性能向上に役立つかもしれない。

ショウジョウバエは、およそ4ミリ秒に1回はばたきをする。これは、神経細胞の発火スピードを大きく上回る速さだ。
そして、このはばたきを18回行なう間に、体の向きを120度回転させられる。研究論文を執筆した1人、コーネル大学の
Itai Cohen氏はこの動きについて、「どの程度までハエが翅の動きを制御しているのか、そして、どの程度まで空気力学が
利用されているのか」という疑問を抱いた。

この疑問を解明するため、Cohen氏らのチームは高速カメラを3台設置し、ハエを約10匹入れた箱の中央に向けた。
ハエが箱の中央を横切ると、カメラが作動して1秒間に8000フレームを撮影するようにセットした。それと同時に、LEDライトを
円形に並べたものを用いて、回転する縞模様の光を箱の内部に照射し、ハエが空中でUターンをするように仕向けた。

その結果、ハエが急速な方向転換を行なうときには、一方の翅が他方より傾いていることがわかった。これは、ボートを
方向転換させるときに、一方のオールを他方より強く引くやり方と似ている。ハエの場合は空気力学が働くため、
翅の傾斜角度にわずかな差をつけるだけで、方向転換を行なうことが可能になる。[別の記事によると、
回転する側の翅の、前方へのストロークと後方へのストロークのピッチ角に9度の差がある(49度と40度)]

「基本的に、これらの昆虫は、空中を泳いでいるのに等しい。牽引力を使って、どこでも好きな方向へ漕ぎ進んでいるのだ」
とCohen氏は言う。

研究ではさらに、ハエの動きと空気力学をシミュレートするコンピューターモデルを用いた分析が行なわれ、ハエの翅と体の
接合部が、トーション(ねじり)ばねのような働きをすることが明らかになった。トーションばねは、ぜんまい仕掛けのおもちゃや、
昔の時計に用いられているタイプのバネだ。ハエは、この「バネ」を制御する筋肉をわずかに動かすだけで、翅の傾斜角度を
変え、方向転換を発動させることができるという。

研究チームは今後、ミツバチやトンボの飛行についても研究を行ない、より操縦しやすい飛行ロボットの開発に生かす予定だという。

Wired Vision
http://wiredvision.jp/news/201004/2010041320.html
http://img3.wiredvision.jp/news/201004/2010041320-1.jpg

Fruit Flies Modulate Passive Wing Pitching to Generate In-Flight Turns
Phys. Rev. Lett. 104, 148101 (2010)
http://prl.aps.org/abstract/PRL/v104/i14/e148101