W dżungli: Winging It Like Pro

Skrzydła owada wyglądają na wątłe, ale potrafią pokonać oszałamiające 250 razy na sekundę, lecąc w sposób, o jakim ludzie mogą tylko pomarzyć

To zdumiewające, jak kruche jak motyl stworzenie ze swoimi cienkimi jak tkanka skrzydłami może podejmować loty międzykontynentalne, jakoś pokonując burze i wichury po drodze

Zazdrościliśmy im, prawdopodobnie od chwili, gdy zdaliśmy sobie sprawę, że mogą latać, a my nie; że oni mieli skrzydła, a my nie. I, żeby to podkreślić, Matka Natura wyprodukowała dwa zupełnie różne, choć równie pomysłowe, projekty skrzydeł i techniki lotu, które umożliwiają owadom i ptakom wzbijanie się w powietrze na różne sposoby. Tutaj przyjrzymy się, z czego wykonane są skrzydła owadów i jak działają.

Skrzydła owada składają się z dwóch warstw chityny, która jest giętka, sprężysta i wytrzymała, ułożonych razem – tej samej substancji, z której składa się egzoszkielet owada. Mogą być opalizująco przezroczyste i lśniące jak celofan – jak skrzydła much i ważek – lub efektownie ubarwione i wzorzyste, jak motyle. Wyglądają na kruchych i wydają się tak kruche, gdy skręcają się i obracają – ale to tylko iluzja, ponieważ potrafią uderzyć 250 razy na sekundę, skręcając się i obracając wokół własnej osi z każdym uderzeniem, tworząc i zrzucając wściekłe małe tornada (wiry), gdy robić. Siła strukturalna jest dostarczana przez frędzle żył (wzór jest unikalny dla każdego gatunku owadów) i chociaż większość skrzydeł jest martwa, istnieją pewne zakończenia nerwowe, które są żywe i wrażliwe. W spoczynku nawet nie wyglądają jak typowe skrzydła — są płaskie, płaskie powierzchnie. Ale kiedy zostaną wprawione w ruch, przybierają kształt płatów i zapewniają uniesienie niezbędne do wyniesienia z ziemi tego, co w zasadzie jest najbardziej nieaerodynamicznie wyglądającym stworzeniem, i wzbicia się w powietrze.

Większość owadów ma jedną parę skrzydeł, choć wiele z nich zaczęło od dwóch par. Niektórzy starożytni tradycjonaliści, tacy jak ważki, nadal to robią. W klanie chrząszczy para przednich skrzydeł przekształciła się w kolorowe osłony skrzydeł zwane elytra, które są podnoszone, gdy owad leci. Przyczyniają się również do niewielkiej windy. W innych, jak prawdziwe muchy, tylne skrzydła przekształciły się w przysadziste gałki znane jako kantary, które zapewniają stabilność w locie. Kilka czteroskrzydłych owadów, takich jak motyle, pszczoły i osy, podczas lotu zaczepia lub łączy ze sobą tylne i przednie skrzydła, aby działały jako jedna para. Lot owadów jest niezwykle złożony i dezorientował nas przez bardzo długi czas, zanim zaczęliśmy to rozgryźć.

Być może najprostszym sposobem wyjaśnienia tego jest to, że owady latają w taki sam sposób jak helikoptery – wydmuchują powietrze pod i z dala od siebie, zapewniając w ten sposób siłę nośną i napęd. Podczas gdy helikopter przechyla nos w dół, aby uzyskać prawidłową kombinację siły nośnej i napędu (aby jego łopatki były ustawione pod odpowiednim kątem), owad osiąga to, skręcając skrzydła wokół własnej osi jak ósemka podczas każdego uderzenia skrzydła. Aby te masywne, długonogie małe stworzenia wzbiły się w powietrze i latały, potrzebna jest wściekła ilość energii, a zapewniają to masywne mięśnie klatki piersiowej owadów. Tutaj również działają dwa różne systemy.

Czteroskrzydłe owady, takie jak ważki, mają jedną parę mięśni latających na skrzydło, które sterują skrzydłami bezpośrednio poprzez pomysłowy mechanizm zawiasowy — jeden mięsień jest odpowiedzialny za ruch w górę, a drugi za ruch w dół. Mięśnie są ustawione pionowo w klatce piersiowej, przymocowane do podstawy skrzydeł od góry. Ponieważ każde skrzydło ma swój własny zestaw mięśni, może uderzać niezależnie od pozostałych, umożliwiając owadowi wykonywanie zdumiewających manewrów w locie. Z drugiej strony ważka nie może bić skrzydłami więcej niż około 25 uderzeń na sekundę, choć wydaje się, że nie ma to żadnego wpływu na jej osiągi w powietrzu – i może latać doskonale, nawet z zaledwie trzema skrzydłami. Owady, takie jak pszczoły i osy, mają dwie pary mięśni pośredniego lotu, które są połączone z klatką piersiową poziomo i pionowo, a ich skrzydła są przymocowane do boków klatki piersiowej. Skurcz mięśni pionowych pociąga górną część klatki piersiowej w dół i powoduje wybrzuszenie jej boków, przez co skrzydła poruszają się w górę, a skurcz mięśnia poziomego wygina dach klatki piersiowej w górę, powodując ruch skrzydeł w dół. System jest tak udźwigniony, że niewielki ruch klatki piersiowej skutkuje stosunkowo dużym ruchem skrzydła, a niesamowity mechanizm zatrzaskowy (przypominający włączanie i wyłączanie elektrycznego włącznika światła) działający między klatką piersiową a skrzydłami przyspiesza częstotliwość uderzenia skrzydeł.

Unikalny kawałek hiperaktywnej tkanki mięśniowej, zwanej mięśniem fibrylarnym, który automatycznie kurczy się po rozciągnięciu, zapewnia dobre zasilanie skrzydeł po zatrzymaniu impulsu z ośrodkowego układu nerwowego. Mięśnie mogą zatem kurczyć się i rozluźniać znacznie szybciej niż system nerwowy może mu to nakazać, umożliwiając bicie skrzydeł z częstotliwością 250 uderzeń na sekundę. Ponadto istnieje kilka innych dodatkowych mięśni, które pozwalają skrzydłom skręcać się i obracać, umożliwiając tak olśniewający manewr owada — a mucha może wylądować do góry nogami na suficie! Podobnie jak większość silników, silniki owadów również muszą być rozgrzane, zanim będą mogły funkcjonować, a niektóre owady mogą odłączyć skrzydła od mięśni (lub po prostu drżeć skrzydłami), jednocześnie wibrując je, aby osiągnęły temperaturę roboczą (między 30 i 40 stopni Celsjusza). Dlatego owady zwykle nie latają w mroźne zimowe dni.

To naprawdę zdumiewające, jak istota tak delikatna jak motyl, ze swoimi łuszczącymi się, cienkimi jak tkanka skrzydłami, może brać udział w lotach transkontynentalnych, w jakiś sposób pokonując burze i wichury; aż trudno sobie wyobrazić, jak przy tym urywanym wzorze lotu jo-jo udaje mu się wylądować z taką precyzją na rozwianym przez wiatr kwiatku (jak lądowanie helikopterem na podskakującej łodzi z muszelkami!). Albo, jak ta nieznośna mucha domowa z łatwością unika twojej muchy, bezczelnie zbliża się przed twoją twarzą i wykonuje poczwórne przewroty do tyłu, zanim wyląduje do góry nogami na suficie, po raz kolejny.

Możesz dać mu tylko idealną 10.