新たな研究によると、蚊は羽ばたくことで空中に留まるだけでなく、音を発生させ、その羽音を潜在的な交尾相手へ向けてもいる。
蚊の翼の空気力学に関する新たな知見は、より静かなドローンの開発や、害虫を捕獲・駆除する無毒な方法の考案に応用できる可能性がある。
研究者らは、論文「Bioinspiration and Biomimetics」において、コンピューターモデリングを通じて、蚊の交尾行動における空気力学と音響学を解説している。
「音を発生させているのと同じ翼が、飛行にも不可欠なのです」と、ジョンズ・ホプキンス大学機械工学科教授で計算流体力学の専門家であるRajat Mittal氏は語る。「蚊はなんとかしてその両方を同時にこなさなければなりません。そして、それを効果的にやってのけているのです。だからこそ、マラリアやその他の蚊媒介性疾患がこれほど多いのです。」流体力学。「蚊はその両方を同時にこなさなければならず、しかもそれを見事にやってのけている。だからマラリアやその他の蚊媒介性疾患がこれほど蔓延しているのだ。」
交尾の妨害
研究によると、「蚊に関するあらゆることが、この音に基づくコミュニケーションを成し遂げるために完璧に適応しているように見える」という。
「したがって」と論文は述べている。「蚊などの昆虫が空力音響ノイズを制御するために用いる戦略と適応を理解することは、いずれ静かなドローンやその他の生物模倣型超小型飛行体の開発に知見をもたらす可能性がある。」
ドローンの静音ローターの開発に加え、今回の知見は、音によって「交尾行動」を妨げうる方法の研究にも役立つ可能性が高いと、Mittal氏は述べている。それにより、繁殖を阻害し蚊の個体数を減らす無毒な方法につながりうるという。
「私たちはその研究分野を引き続き追求しています」と同氏は語る。「適切な周波数では、蚊は飛行に苦労し、交尾行動を完了できなくなるのです。」
蚊の翼：飛行と求愛
高周波の羽音とともに、雄の蚊は雌の低周波の唸り音と結びつこうとする。そのために研究チームは、蚊は長く細い翼を高周波で羽ばたかせると同時に、各ストロークの終わりに翼を素早く回転させなければならないことを突き止めた。
そう、雌が刺す前に発する、あの耳障りなドリルのような甲高い音は、雄の蚊の触角に向けられた振動する小夜曲でもあるのだ。同程度の大きさの他の飛翔昆虫とは異なり、蚊は飛行と求愛を同時に行うという「複雑な多要因の問題」を解決するために、体の構造と飛行の生理機能を適応させてきた、とMittal氏は述べている。
「飛翔のための翼の音色と空気力学的な力は、いずれも非常に方向性が強く、交尾の追跡を成功させるためには蚊がその両方を同時に制御する必要がある」と論文は述べている。
翼音のうなり
研究によれば、翼の素早い回転は「追加の揚力を生み出し」、蚊を空中に留めている。しかし、同じ回転は「翼音」を前方向へ向ける働きも担っており、これは潜在的な交尾相手を追う上で重要である。
「もし私があなたと話している最中に背を向けたら、あなたは私の声を聞き取りにくくなるでしょう」とMittal氏は説明する。「彼らは音を適切な方向へ向けられなければならないのです。」
羽ばたきの速さと、振幅とも呼ばれる振れ幅の範囲は、ショウジョウバエなど同程度の大きさの有翅昆虫と比べて、はるかに速く、そして小さい。そのため、蚊はショウジョウバエとは異なり、「翼音のうなり」を持ち、それは論文によれば「人間にとって特に不快」だという。
「長く細い翼は音を出すのに最適なのです」とMittal氏は語る。「蚊と大きさが似ているショウジョウバエは、短くずんぐりした翼を持っています。さらに、蚊はショウジョウバエよりもはるかに高い周波数で羽ばたいています。これには理由があります。高い周波数ほど音を発生させるのに適しているのです。」
その他の共著者は、University of North Carolina at Chapel Hill およびジョンズ・ホプキンス大学に所属している。本研究は、Human Frontier Science Program から資金提供を受けた。
