蚊は手で叩くことができるのに、ハエを叩くのはなぜ難しいのでしょうか?

レビュー専門家：中国バイオエンジニアリング学会科学普及委員会副委員長 江涛

夏私たちはよくこんな状況に遭遇します。暑い夏の日に、蚊が耳元でブンブン鳴いて、簡単に叩き殺すことができます。

しかし、ハエに関しては、見た目は大きくて目立つにもかかわらず、それを撃つのに苦労することがよくあります。この背後には興味深い生物学と物理学が存在します。今日はチャットしましょう〜

ハエは複眼で広い視野を持っている

人間の目は頭の前部に位置しており、それぞれの目には完全な網膜画像化システム、つまり単眼視覚システムが備わっています。ハエを含む多くの昆虫や節足動物は、頭部の広い領域を占める一対の巨大な複眼を持っています。

それぞれの複眼は複数の個眼で構成されています。例えば、イエバエの複眼は最大4,000 個の六角形の個眼で構成されており、各個眼は独立した結像システムです。

画像出典: Qianku.com

人間の目と比較すると、複眼の各個眼は比較的単純な結像システムを持っています。個眼の重なりによって形成される複眼視覚は、ピクセル数が少なく画像解像度が低いモザイク画像に似ています。

しかし、複眼は画像撮影能力が低いにもかかわらず、光の明るさの変化には非常に敏感です。それぞれの小さな目は、非常に短い時間内に非常に高い頻度で光と影の変化に反応することができます。通常の人間の目は 1 秒間に 24 枚の画像を識別できます (これは漫画の最小速度でもあります)。一方、昆虫の複眼は 1 秒間に約 240 枚の画像を識別できます。高速で移動する物体を見る場合、物体の形状、大きさ、相対的な位置、距離を素早く区別するのにかかる時間はわずか0.01秒です。

また、複眼の視野は比較的広く、ハエの複眼はほぼ360度の範囲内の物体を見ることができます。 **どの方向に待ち伏せしても、ハエは複眼であなたを見つけることができます。

ハエはすぐに飛び立つ

複眼に加えて、ハエを撃つことができないもう一つの重要な理由は、ハエの飛び立ち速度が速すぎることです**!私たちがよく目にするハエは、花びらバエ科に属します。このタイプのハエは他のハエよりも早く飛び立ちます。離陸のプロセスには平均でわずか7.34ミリ秒しかかかりませんが、人間がまばたきをするのには 300 ミリ秒かかります。ハエがどれだけ速く飛び立つかは想像できるでしょう。

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昆虫学者は、ハエは飛ぶために一対の前羽のみを使用し、後ろ羽はダンベル型のバランスバーに退化していることを発見しましたが、これは役に立たない器官ではありません。ハエトリバエが素早く安定して飛び立つ能力は、「バランスバー」と呼ばれるこの感覚器官に関係しています。

ハエが飛んでいるとき、バランスバーは1秒間に300回という高速で振動します。ハエが飛行中に方向転換したり傾いたりすると、バランスバーの根元がその変化を感知してハエの脳に伝え、体のバランスをとって進路を修正します。ハエのこの器官が損傷すると、離陸速度と安定性が大幅に低下します。

バランスバーは、ハエが飛んでいるときに便利なナビゲーションツールです。 **フライが静止しているときも、バランスバーが定期的に振動します。 **この定期的な振動はウォーミングアップ運動のような働きをし、フライがいつでも飛び立つことを可能にします。信号のある交差点で青信号を待つ車のように、エンジンを切らずに、青信号が点灯したらすぐに走り出すことができます。

**科学者たちは、飛行機のバランス棒のナビゲーション原理に基づいたジャイロスコープ**を開発し、高速飛行時の航空機の横揺れや傾きの問題を解決しました。現在、ジャイロスコープは航行、航空宇宙、軍事などの分野で広く使用されています。

ハエたたきはなぜハエを捕まえることができるのでしょうか?

ハエたたきがハエを効果的にたたき落とすことができる理由は、結局のところ、 「速い」という一言に尽きます。長い柄はハエたたきのデザインにおいて重要な役割を果たします。ハンドルが長いためレバーアームが長くなり、スイング速度が速くなります。

訓練を受けていない人でも、ハエたたきを秒速 80 メートルの速度で簡単に振り回すことができます。この高速スイングにより、フライは反応する時間がないうちに素早く打たれてしまいます。

ハエたたきの小さな穴も役割を果たします。 **これらの小さな穴は空気抵抗を減らし、ハエたたきの速度をさらに上げます。 **ただし、これが決定的な要因ではありません。

**これを検証するには、簡単な実験を試すことができます: **ハエたたきの柄を折り、手でハエたたきの先端を持ち、ハエを叩きます。目標を達成するのはまだ難しいことがわかります。逆に、ハエたたきの小さな穴をテープで塞ぐと、成功率は下がるものの、ほとんどの場合ハエをうまく叩くことができます。これは、決定要因はハエたたきの先端の速度であることを示唆しています。

なぜ手で蚊を叩くことができるのでしょうか?

血を吸う蚊は私たちの最大の敵です。歴史上、戦争で亡くなった人よりも、蚊が媒介する病気で亡くなった人の方が多い。ハエと比較すると、蚊は飛行時に比較的安定した飛行軌道と速度を維持する傾向があります。蚊の飛行経路は比較的単純で、速度も比較的遅いため、蚊を観察してその飛行軌道を予測し、正確に攻撃することは比較的容易です。

蚊の羽の構造と独特の飛行スタイルにより、蚊の上下運動はより機敏になります。逃げたいと思ったら、当然、進行方向や上下方向への逃げという、得意な手段を使わざるを得ません。

昔蚊を叩くときのやり方を思い出してみると、手のひらを合わせて蚊を叩くと、蚊が「逃げ」やすくなることに気づくでしょう。 **蚊を叩く効果的な方法は、左右から叩くのではなく、上下から叩くことです**。そして、蚊の頭に向かって叩くのが最適です。

さらに、Current Biology に掲載された研究によると、蚊は人間に殺されそうになると、人間から遠ざかる傾向があるそうです。死から逃れるという激しいショックを経験した蚊は、以前と同じ非常に魅力的な匂いに遭遇したとしても、突然「食欲を失って」逃げてしまいます。