Дрону поручили распыление стерильных комаров
Ученые из восьми стран разработали и опробовали в реальных условиях дрон для выпуска в природу стерильных комаров-самцов — они конкурируют за самок с обычными комарами и вскоре популяция комаров в местности значительно сокращается. Дрон содержит контейнер, рассчитанный на несколько десятков тысяч комаров, и систему дозированного выпуска, не травмирующую насекомых. Эксперименты показали, что сброс с высоты позволяет равномерно и более эффективно распределять комаров по местности, чем выпуск с земли, рассказывают авторы статьи в Science Robotics.
Около 17 процентов инфекционных болезней в мире приходится на трансмиссивные заболевания — то есть передающиеся к человеку через кровососущих переносчиков. Многие из этих болезней, в том числе малярия, лихорадки денге и Западного Нила, а также вирус Зика переносятся комарами. Ученые пытаются побороть эти болезни двумя путями: медикаментозными методами, направленными на человека, то есть разработкой вакцин и лекарств, а также методами контроля популяций переносчиков.
Один из самых перспективных примеров второго типа — это метод стерильных насекомых. Он заключается в том, что ученые в лаборатории стерилизуют с помощью ионизирующего облучения множество самцов комаров определенного вида, а затем выпускают их в природу, смешивая с естественной популяцией. Затем стерилизованные самцы спариваются с фертильными самками и тем самым не дают им оставить потомство, что приводит к общему снижению популяции через некоторое время.
Один из главных недостатков этого метода заключается в том, комаров необходимо распределить по большой территории, причем распределить равномерно. Ученые под руководством Жереми Буйе (Jérémy Bouyer) из Университета Монпелье создали дрон, способный в автоматическом режиме разносить стерилизованных комаров по относительно большой территории. Исследования проводились в двух местах: тестирование в лаборатории в австрийском Зайберсдорфе и полевые испытания в бразильской деревне Карнаиба-До-Сертау, из которой авторы отбирали особей желтолихорадочного комара (Aedes aegypti).
Касательно подготовки комаров, ученые использовали стандартный подход: их разводили, затем отделяли самцов благодаря межполовому отличию в размерах у этого вида, стерилизовали с помощью ионизирующего излучения, а так же помечали флуоресцентным красителем для контроля. Главное новшество исследования заключается в создании устройства для воздушного сброса с дрона.
Исследователи использовали коммерческий гексакоптер с креплением для полезной нагрузки — на него повесили устройство для выпуска. Оно состоит из контейнера на примерно 50 тысяч комаров и цилиндра с шестью выемками, вмещающими по 800 комаров. Цилиндр присоединен к шаговому двигателю, вращающему его. Во время каждого поворота внутрь выемки в цилиндре из контейнера попадает одна порция комаров, а из нижней выемки комары падают на наклонную площадку, с которой они затем падают вниз на землю. Перед взлетом в дрон устанавливают охлажденный контейнер с обездвиженными комарами, а во время полета пониженная температура частично сохраняется благодаря изоляции из материала с фазовым переходом. В дроне также установлены две камеры для контроля полета и сброса комаров, а также датчики температуры и влажности.
Подобрав оптимальную плотность комаров в контейнере, скорость вращения цилиндра и прочие параметры, ученые отработали работу устройства в лаборатории и приступили к испытаниям в бразильской деревне. Полевые испытания проходили в два этапа. На первом авторы выпустили суммарно 50400 комаров с земли или дрона, зависшего над той же точкой на высоте 50 и 100 метров. Комары из разных групп (высота и дата выпуска) были помечены разными маркерными веществами, чтобы за ними было легко следить с помощью 35 ловушек, установленных на близлежащей территории площадью 20 гектаров. Последующий анализ комаров в ловушках показал, что их доля захваченных обратно через ловушки комаров уменьшается по мере увеличения высоты выпуска, радиус распространения наоборот увеличивается, а уровень выживаемости примерно был примерно равным.
Во втором эксперименте исследователи с помощью дрона сбросили с высоты 100 метров более 165 тысяч стерильных комаров. Анализ показал, что комары были пойманы в 24 из 35 ловушек, а доля повторного захвата составила 0,32 процента, что значительно выше, чем в сопоставимых исследованиях в Бразилии и Китае, в которых комаров выпускали на земле. Анализ яиц комаров в ловушках типа ovitrap показал, что доля нежизнеспособных яиц выросла в полтора раза по сравнению с соседней зоной, где стерильных комаров не выпускали.
Одна из проблем в больших проектах по вытеснению естественной популяции комаров стерильной популяцией заключается в том, что их необходимо транспортировать в больших количествах. В 2018 году американские исследователи выяснили, что оптимальные параметры транспортировки — это 240 комаров на кубический сантиметр при температуре 14 градусов Цельсия.
Григорий Копиев
Они повлияли на выбор материала и размер барабанных палочек
Самцы черных какаду при изготовлении музыкальных инструментов, с помощью которых они барабанят по стволам деревьев, выбирают их материал и размеры в зависимости от индивидуальных предпочтений. Орнитологи выяснили, что некоторые представители этого вида создают барабанные палочки только из веток, а другие также используют твердые оболочки плодов. Кроме того, ученые выявили индивидуальные различия в размерах барабанных палочек. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Proceedings of the Royal Society B. Черные какаду (Probosciger aterrimus) выработали необычный способ общения с сородичами. Самцы этих попугаев из популяции, обитающей на австралийском полуострове Кейп-Йорк, во время брачных демонстраций берут в левую лапу ветку или твердую оболочку плода гревиллеи Grevillea glauca и ритмично ударяют ими по стволу дерева (хотя нередко они просто бьют по стволу лапой). Так они производят громкий звук, с помощью которого обозначают границы территории и привлекают самок. Ритм этого звука у каждого самца индивидуален. А чтобы музыкальными инструментами было удобнее пользоваться, какаду обкусывают ветки до примерно 20-сантиметровой длины и удаляют с них листья и придают оболочкам плодов определенную форму. Как правило, на территории самцов есть несколько деревьев для демонстраций — и они переносят барабанные палочки между ними. https://youtu.be/2_wh3liNT_o Команда орнитологов под руководством Роберта Хейнсона (Robert Heinsohn) из Австралийского национального университета решила больше узнать о том, как черные какаду создают музыкальные инструменты из веток и плодов. Для этого исследователи отправились в национальный парк Кутини-Пайяму, расположенный на полуострове Кейп-Йорк. В 2013–2015 годах они собрали около демонстрационных деревьев какаду, расположенных в парке и его окрестностях, 256 музыкальных инструментов этих птиц: 227 из них были сделаны из веток и 29 — из оболочек плодов. Средняя длина барабанных палочек из веток составила 208,6 миллиметра, ширина — 12,8 миллиметра, а масса — 15,8 грамма. Средняя хорда палочек (то есть кратчайшее расстояния между концами палочки) равна 209,6 миллиметра, кривизна (вычисленная путем деления длины палочки на ее хорду) — 1,02, а количество сучков, оставшихся после удаления второстепенных веточек — 2,2. Музыкальные инструменты их оболочек плодов имели средние размеры 39,1 миллиметра на 41 миллиметр на 33,9 миллиметра. На следующем этапе Хейнсон и его коллеги оценили индивидуальные предпочтения какаду при выборе материала для музыкальных инструментов и их обработке. Чем больше инструментов авторы находили под демонстрационным деревом, тем выше была вероятность, что среди них окажется оболочка плода. Кроме того, выяснилось, что самцы чаще используют инструменты из оболочек плодов вместе с барабанными палочками из веток, если их соседи пользуются только барабанными палочками. При этом, хотя многие самцы барабанили только ветками, ни один из тринадцати самцов, под деревом которого исследователи нашли больше шести инструментов, не барабанил только оболочками плодов. Лишь у одной особи из четырнадцати инструментов, найденных под демонстрационным деревом, тринадцать были сделаны из оболочек плодов. В целом анализ продемонстрировал, что предпочтения самцов при выборе материала для инструментов распределены не случайным образом. Ограничив выборку двенадцатью самцами, под деревьями которых были найдены более шести инструментов (особь, отдававшую предпочтение оболочкам плодов, из этого анализа исключили), Хейнсон с соавторами установил, что длина и хорда барабанных палочек заметно отличаются от особи к особи. Похожие закономерности были выявлены для музыкальных инструментов, использовавшихся какаду в течение одного сезона, причем в данном случае к различиям в длине и хорде добавились различия в ширине и массе. Результаты исследования демонстрируют, что у самцов черных какаду есть индивидуальные предпочтения при выборе материала для изготовления музыкальных инструментов. Кроме того, разные особи предпочитают барабанные палочки разного размера и формы. Авторы подчеркивают, что ветки деревьев и плоды гревиллей, подходящие для изготовления музыкальных инструментов, встречаются в парке Кутини-Пайяму в изобилии. Таким образом, индивидуальные различия в предпочтениях какаду нельзя объяснить дефицитом материалов. Зоологам уже известны примеры видов, представители которых демонстрируют индивидуальные предпочтения при выборе материала для инструментов и их изготовлении. Например, новокаледонские вороны (Corvus moneduloides) из разных популяций создают крючки и колючки из разных видов растений. Однако черные какаду стали первым примером такой индивидуальной изменчивости при изготовлении инструментов, не связанных с добычей пищи. Возможно, различия в предпочтениях какаду связаны с тем, что у каждого самца есть свой индивидуальный стиль барабанного боя. При этом молодые птицы, скорее всего, формируют эти предпочтения, наблюдая за барабанящими отцами. Ранее орнитологи выяснили, что танимбарские какаду (Cacatua goffiniana), которые обитают на востоке Индонезии, создают из дерева три разных типа инструментов и используют их, чтобы извлечь содержимое из-под оболочки семян церберы. Толстый тупой клин позволяет расширить щель во внешнем слое, маленький острый «нож» — разрезать лежащую ниже тонкую оболочку, а «ложкой» птица извлекает кусочки семени. Орнитологи, описавшие данное поведение, предполагают, что это самый сложный пример использования инструментов среди всех животных, у которых нет рук.