| Аннотация |
Возможность структур и конструкций к изменению размеров и пределы этого масштабирования не только основа инженерии, но важный фактор эволюции животных. В отличи от большинства инженерных конструкций, органы, ткани и клетки животных демонстрируют колоссальные возможности к масштабированию, однако существуют верхние и нижние пределы размеров животных. Наши работы по исследованию явлений, связанных с миниатюризацией, сформировали новое направление в функциональной морфологии животных. Наши открытия, сделанные в этой области, поставили перед наукой новые вопросы: их решение чрезвычайно актуально и будет иметь безусловное фундаментальное и прикладное значение. А комплексного изучение гигантизма, и особенностей функциональной морфологии насекомых предельно крупных размеров ранее не проводилось.
Проект представляет собой комплексную работу в нескольких направлениях, каждое из которых принципиально важно для понимания влияния размеров тела на строение и жизнедеятельность животных.
Во-первых, будет проведена оптимизация и адаптация новейших методов. В первую очередь это касается развития методов машинного обучения для обработки больших объемов данных микроскопии, томографии, скоростной съемки и т.д. Привлечение этих методов позволит не только значительно ускорить трёхмерную реконструкцию строения объектов, морфометрию и анализ локомоции, но и позволит выйти на новый уровень сравнительной работы за счет вовлечения большого объема материала.
Во-вторых, будет исследовано строение целого ряда ранее не изученных миниатюрных объектов и как среди насекомых, так и среди других шестиногих, что позволит расширить круг изученных объектов для сравнительного анализа, а также проведено углубленное изучение микронасекомых уже ставших модельными объектами. В этом направлении особое внимание будет уделено изучению строения крылового аппарата трипсов (Thysanoptera) из разных подотрядов и семейств, коннектомике Megaphragma (Hymenoptera: Trichogrtammatidae), комплексному изучению органов чувств жуков-пероклылок (Coleoptera: Ptiliidae) и изучению изменений строения коллембол (Collembola) разного размера в ходе их онтогенеза.
В-третьих, будет проведено первое комплексное изучение гигантизма среди насекомых. Впервые будет проведено анатомия жука слона Megasoma elephas (Coleoptera: Scarabaeidae) и одного из самых крупных кузнечиков Siliquofera grandis (Orthoptera: Tettiginiidae). Будет проведено комплексное исследование их строения с использованием микротомографии, оптической и конфокальной микроскопии, сканирующей электронной микроскопии и трехмерного компьютерного моделирования.
В-четвертых, исследование строения будет сопровождаться экспериментальным изучением ряда аспектов их функциональной морфологии. Это в первую очередь касается исследования механики полета миниатюрных и гигантских насекомых. Расширение круга изучаемых объектов, совершенствование методов получения и анализа данных позволят получить важнейшие сведения о кинематике полета насекомых.
И в-пятых, привлечение партнеров для решения задач изучения механики вычислительными методами и методами математического моделирования позволит нам изучить особенности аэродинамики и других аспектов механики насекомых разного размера что позволит определить границы эффективности использования крыловых аппаратов разного типа.
Данные, накопленные нами за предыдущие годы, вместе с результатами этого проекта, станут основой для широкого анализа масштабирования структур и функций у насекомых и других шестиногих. Привлечение партнеров – специалистов по механики и моделированию позволит нам выйти на новый уровень понимания особенностей функциональной морфологии шестиногих и перспектив использования их в качестве модельных объектов для природоподобных технологий. Результаты проекта могут существенно повлиять на современную науку — значительно расширить представления о явлениях миниатюризации и гигантизма в животном мире, а также предопределить новые направления фундаментальной и прикладной науки.
|
| Приоритеты научно-технического развития |
а) переход к передовым технологиям проектирования и создания высокотехнологичной продукции, основанным на применении интеллектуальных производственных решений, роботизированных и высокопроизводительных вычислительных систем, новых материалов и химических соединений, результатов обработки больших объемов данных, технологий машинного обучения и искусственного интеллекта;
|
