Down in Jungleland: Winging It Like a Pro

Et insekts vinger ser spinkle ud, men de kan slå svimlende 250 gange i sekundet, flyvende på en måde, som mennesker kun kan drømme om

guldsmede, sommerfugle, guldsmedenatur, guldsmedehabitat, flyvende insekter, elytra, insekter elytra, søndagsøje, øjenmagasin, ranjit lal kolonneDet er forbløffende, hvordan et væsen så skrøbeligt som en sommerfugl med sine vævs-tynde vinger kan tage på transkontinentale flyvninger og på en eller anden måde ride storme og kuling ud undervejs

Vi har misundt dem, sandsynligvis fra det øjeblik, vi indså, at de kunne flyve, og vi kunne ikke; at de havde vinger, og det havde vi ikke. Og for at gnide det ind, viste Moder Natur sig to helt forskellige, om end lige geniale, vingedesign og flyveteknikker for at gøre det muligt for insekter og fugle at tage til luften på forskellige måder. Her vil vi tage et kig på, hvad insektvinger er lavet af, og hvordan de virker.



Insektvinger er lavet af to lag kitin, som er bøjeligt, elastisk og sejt, klemt sammen - det samme stof, som et insekts eksoskelet består af. De kan være iriserende gennemsigtige og skinnende som cellofan - som i vingerne på fluer og guldsmede - eller glamourøst farvede og mønstrede, som i sommerfugle. De ser spinkle ud og virker så skrøbelige, når de drejer og drejer sig - men det er bare en illusion, for de kan slå 250 gange i sekundet, dreje og dreje rundt om deres akse med hvert eneste slag, skabe og kaste rasende små tornadoer (hvirvler), mens de gør. Strukturel styrke leveres af et væv af vener (mønsteret er unikt for hver insektart), og mens det meste af vingen er død, er der nogle nerveender, som er levende og følsomme. I hvile ligner de ikke engang typiske vinger - de er flade, plane overflader. Men når de først er sat i bevægelse, antager de formen af ​​aerofoils og giver det løft, der er nødvendigt for at få, hvad der i bund og grund er et meget uaerodynamisk udseende væsen op fra jorden og lynes op i luften.



De fleste insekter har et enkelt par vinger, selvom mange startede med at have to par. Nogle gamle traditionalister som guldsmede gør det stadig. I billeklanen udviklede parret af forvinger sig til farverige vingedæksler kaldet elytra, som hæves, når insektet flyver. De bidrager også til et lille løft. I andre, ligesom ægte fluer, udviklede de bagerste vinger sig til stumpe knopper kendt som halter, som giver stabilitet under flyvningen. Flere firevingede insekter som sommerfugle, bier og hvepse kroger eller sætter deres bag- og forvinger sammen, mens de flyver, så de fungerer som et enkelt par. Insektflyvning er ekstremt kompleks og har forvirret os i meget lang tid, før vi begyndte at finde ud af det.



Måske er den enkleste måde at forklare det på, at insekter flyver på nogenlunde samme måde som helikoptere gør - blæser luft under og væk fra dem, hvilket giver løft og fremdrift. Mens en helikopter vipper næsen nedad for at opnå den korrekte kombination af løft og fremdrift (så dens skovle er vinklet korrekt), opnår insektet dette ved at dreje vingerne rundt om deres akse som et ottetal under hvert vingeslag. Der kræves en rasende mængde energi for at få disse voluminøse, langbenede små væsner til at lette og flyve, og dette leveres af de massive muskler i insektets thorax. Også her er der to forskellige systemer i gang.

Firevingede insekter som guldsmede har et par flyvemuskler per vinge, som betjener vingerne direkte gennem en genial hængslingsmekanisme - en muskel er ansvarlig for opslaget og den anden for nedslaget. Musklerne er sat lodret i thorax, hængslet til bunden af ​​vingerne fra toppen. Da hver vinge har sit eget sæt muskler, kan den slå uafhængigt af de andre, hvilket gør det muligt for insektet at udføre forbløffende flyvemanøvrer. På bagsiden kan en guldsmede ikke slå sine vinger mere end omkring 25 slag i sekundet, selvom dette ikke ser ud til at påvirke dens luftpræstation overhovedet - og den kan flyve perfekt komfortabelt selv med kun tre vinger. Insekter som bier og hvepse har to par indirekte flyvemuskler, som er forbundet med thorax, vandret og lodret, og deres vinger er fastgjort til siderne af thorax. Sammentrækning af de lodrette muskler trækker toppen af ​​thorax ned og får dens sider til at bule ud, så vingerne bevæger sig opad, og sammentrækningen af ​​den vandrette muskel buer brysttaget opad, hvilket får vingerne til at bevæge sig nedad. Systemet er så grebet, at en lille bevægelse af thorax resulterer i en relativt stor vingebevægelse, og en fantastisk klikmekanisme (snarere som af- og påkobling af en elektrisk lyskontakt), der fungerer mellem thorax og vingerne, fremskynder frekvensen af vingeslagene.



En unik smule hyperaktivt muskelvæv kaldet fibrillarmusklen, som automatisk trækker sig sammen efter at være blevet strakt, sikrer, at strømforsyningen til vingerne fortsætter et godt stykke tid efter, at impulsen fra centralnervesystemet er stoppet. Musklerne kan således trække sig sammen og slappe af meget hurtigere, end nervesystemet kan kommandere det til, hvilket muliggør vingeslagsfrekvenser på 250 slag i sekundet. Derudover er der flere andre tilbehørsmuskler, som tillader vingerne at vride og dreje, hvilket muliggør insektmanøvren så blændende - og for en flue at lande på hovedet på loftet! Ligesom de fleste motorer skal insekters flyvemotorer også varmes op, før de kan fungere, og nogle insekter kan koble deres vinger fra deres muskler (eller blot ryste deres vinger), mens de vibrerer disse, så de opnår driftstemperaturer (mellem 30) og 40 grader Celsius). Det er grunden til, at insekter normalt ikke flyver på iskalde vinterdage.



Det er virkelig forbløffende at tænke på, hvordan et væsen så skrøbeligt som en sommerfugl med sine flagrende vævs-tynde vinger kan tage på transkontinentale flyvninger, på en eller anden måde rider storme og storme af undervejs; det er svært nok at forestille sig, hvordan den med det rykkede yo-yo flyvemønster formår at røre ned med en sådan præcision på en vindblæst blomst (som at lande en helikopter på en guppende cockle-shell-båd!). Eller hvordan den irriterende stueflue nemt undslipper din fluesmækker, zoomer frækt foran dit ansigt og firedobbelte tilbagevendinger, før den lander på hovedet på loftet igen.

Du kan kun give den et perfekt 10-tal.