Jak larwy czarnej muchy żołnierskiej jedzą tak dużo, tak szybko, pomimo swoich niewielkich rozmiarów? Naukowcy z Georgia Tech badali to „zbiorowe karmienie” zachowanie i odkryli, że jedną ze strategii maksymalizacji szybkości karmienia larw jest tworzenie „fontann” larw. Naukowcy opisali wyniki w ostatnim papierze w Journal of the Royal Society Interface, wraz z zabawnym wideo pokazującym rój larw konsumujących całą pizzę w ciągu zaledwie dwóch godzin.
„To jest pierwszy raz, o ile wiem, że naprawdę próbowaliśmy określić ilościowo, ile byli w stanie jeść, i jak są one w stanie to zrobić,” powiedział absolwent i współautor Olga Shishkov, który zademonstrował badania w sobotę na American Association for the Advancement of Science spotkanie w Waszyngtonie, DC. To nie pierwszy raz, kiedy Shishkov ma przyjemność demonstrować apetyt larw w kreatywny sposób: w zeszłym roku nagrała na wideo zwierzęta pożerające pączka w kształcie serca z okazji Walentynek.
Doradcą Shishkov jest David Hu, który prowadzi laboratorium biolokomotoryczne w Georgia Institute of Technology, badające sposób poruszania się różnych stworzeń. Jest on prawdopodobnie najbardziej znany ze swojej pracy z mrówkami ognistymi, ale jego laboratorium bada również kocie języki, pająki wodne, węże, różne owady wspinające się, komary i oczywiście larwy czarnej muchy żołnierskiej.
Shishkov została przyciągnięta do badania zbiorowej dynamiki stworzeń ze względu na jej doświadczenie w mechanice płynów. „Interesowało mnie, czy mogę zastosować techniki mechaniki płynów, które znam, do badania sposobu poruszania się zwierząt” – powiedziała, mając nadzieję, że pewnego dnia zastosuje odkryte zasady w robotyce.
Laboratorium otrzymało larwy czarnej muchy żołnierskiej od firmy Grubbly Farms w Atlancie, która hoduje je jako zrównoważone źródło paszy dla kurczaków i ryb. Larwy jedzą odpady spożywcze, zwłaszcza owoce i warzywa, i są w stanie pożreć dwa razy więcej niż wynosi ich masa ciała każdego dnia. Ponieważ ludzie produkują 1,4 miliarda ton odpadów żywnościowych każdego roku, larwy te są jednym z możliwych rozwiązań, aby sobie z tym poradzić. Larwy zjadają odpady żywnościowe konsumentów i są z kolei karmione kurczakami i rybami. To jest win-win, wszystko wokół.
Stop larw jest zarówno małe i gęsto upakowane, co czyni go trochę wyzwanie do badania. Dla eksperymentów karmienia, larwy zostały umieszczone w 10-galonowym akwarium z kamer umieszczonych na górze i na dole, aby uchwycić szał karmienia w akcji. Następnie Shishkov i jej współpracownicy użyli techniki zwanej particle image velocimetry do śledzenia przepływu krytyków, aby uzyskać wyobrażenie o tym, co naprawdę dzieje się wewnątrz głodnej hordy.
Znaleźli, że powierzchnia dowolnego przedmiotu oferowanego do jedzenia, jak pizza, ogranicza ile larw może karmić w tym samym czasie. Larwy również biorą częste przerwy od ich szału karmienia i jeszcze zablokować ich kolegów larwy z ruchu w na ich posiłku. Inne głodne stworzenia obchodzą to zachowanie poprzez generowanie zachowania przypominającego fontannę: „nowe larwy wpełzają od dołu i są 'wypompowywane’ z góry” – piszą autorzy. Shishkov et al. następnie opracował model matematyczny, aby przewidzieć szybkość jedzenia.
Jest jeszcze jeden praktyczny odrost z tych badań. Larwy czarnych much hodowane są w gigantycznych koszach, co może być problemem, biorąc pod uwagę ich wysoki metabolizm. Mogą one łatwo przegrzać się podczas żerowania. W naturze mogą po prostu odpełznąć, ale w pojemnikach ich ruch jest znacznie bardziej ograniczony, a cała kolonia może się łatwo przegrzać i umrzeć. Dlatego hodowcy larw klimatyzują cały magazyn, w którym hodowane są zwierzęta. Jest to kosztowne i nieefektywne, dlatego Shishkov i wsp. wynaleźli również łóżko napowietrzające – zgłoszone do opatentowania – które wdmuchuje chłodne powietrze przez żerujące larwy. Dzięki temu nie przegrzewają się one i zapewniają rolnikom nadal wysokie plony.
DOI: Journal of the Royal Society Interface, 2019. 10.1098/rsif.2018.0735 (About DOIs).
.