Down in Jungleland: Winging It Like a Pro

De vleugels van een insect zien er dun uit, maar ze kunnen maar liefst 250 keer per seconde slaan, vliegen op een manier waar mensen alleen maar van kunnen dromen

Het is verbazingwekkend hoe een wezen zo kwetsbaar als een vlinder, met zijn weefseldunne vleugels, transcontinentale vluchten kan maken en onderweg op de een of andere manier stormen en stormen kan doorstaan

We waren jaloers op ze, waarschijnlijk vanaf het moment dat we ons realiseerden dat ze konden vliegen en wij niet; dat zij vleugels hadden en wij niet. En om het maar in te wrijven, Moeder Natuur bleek twee totaal verschillende, zij het even ingenieuze, vleugelontwerpen en vluchttechnieken om insecten en vogels op verschillende manieren de lucht in te laten gaan. Hier zullen we kijken waar insectenvleugels van zijn gemaakt en hoe ze werken.

Insectenvleugels zijn gemaakt van twee lagen chitine, dat buigzaam, veerkrachtig en taai is, aan elkaar geklemd - dezelfde substantie waaruit het exoskelet van een insect bestaat. Ze kunnen iriserend transparant zijn en glimmen als cellofaan - zoals in de vleugels van vliegen en libellen - of, glamoureus gekleurd en van een patroon voorzien, zoals in vlinders. Ze zien er dun uit en lijken zo fragiel als ze draaien en draaien - maar dat is slechts een illusie, want ze kunnen 250 keer per seconde slaan, draaien en draaien rond hun as met elke beat, en woedende kleine tornado's (draaikolken) creëren en afstoten terwijl ze doen. Structurele sterkte wordt geleverd door een lijstwerk van aderen (het patroon is uniek voor elke insectensoort) en hoewel het grootste deel van de vleugel dood is, zijn er enkele zenuwuiteinden die levend en gevoelig zijn. In rust zien ze er niet eens uit als typische vleugels - omdat ze platte, vlakke oppervlakken zijn. Maar als ze eenmaal in beweging zijn gezet, nemen ze de vorm aan van vleugelprofielen en zorgen ze voor de lift die nodig is om wat in wezen een zeer on-aërodynamisch ogend wezen is, van de grond te krijgen en de lucht in te vliegen.

De meeste insecten hebben één paar vleugels, hoewel velen begonnen met twee paar. Sommige oude traditionalisten, zoals de libellen, doen dat nog steeds. In de keverclan evolueerde het paar voorvleugels tot kleurrijke vleugeldeksels, dekschilden genaamd, die worden opgeheven wanneer het insect vliegt. Ze dragen ook bij aan een kleine lift. In andere, zoals echte vliegen, evolueerden de achtervleugels tot stompe knoppen die bekend staan ​​​​als halters die stabiliteit tijdens de vlucht bieden. Verschillende viervleugelige insecten, zoals vlinders, bijen en wespen, haken of bevestigen tijdens het vliegen hun achter- en voorvleugels aan elkaar, zodat ze als een enkel paar functioneren. Insectenvlucht is buitengewoon complex en heeft ons heel lang in de war gebracht voordat we het begonnen uit te zoeken.

Misschien is de eenvoudigste manier om het uit te leggen dat insecten op ongeveer dezelfde manier vliegen als helikopters: ze blazen lucht onder en weg van hen, waardoor ze worden opgetild en voortgestuwd. Terwijl een helikopter zijn neus naar beneden kantelt om de juiste combinatie van lift en voortstuwing te bereiken (zodat zijn schoepen in de juiste hoek staan), bereikt het insect dit door zijn vleugels om hun as te draaien als een acht tijdens elke vleugelslag. Er is een enorme hoeveelheid energie nodig om deze volumineuze, langbenige wezentjes te laten opstijgen en vliegen, en dit wordt geleverd door de enorme spieren in de thorax van het insect. Ook hier zijn er twee verschillende systemen aan het werk.

Viervleugelige insecten zoals libellen hebben één paar vliegspieren per vleugel, die de vleugels rechtstreeks bedienen via een ingenieus scharniermechanisme - de ene spier is verantwoordelijk voor de opwaartse slag en de andere voor de neerwaartse slag. De spieren zijn verticaal in de thorax geplaatst, vanaf de bovenkant scharnierend aan de basis van de vleugels. Omdat elke vleugel zijn eigen spieren heeft, kan hij onafhankelijk van de andere slaan, waardoor het insect verbazingwekkende vliegmanoeuvres kan uitvoeren. Aan de andere kant kan een libel zijn vleugels niet meer dan ongeveer 25 slagen per seconde verslaan, hoewel dit zijn luchtprestaties helemaal niet lijkt te beïnvloeden - en hij kan perfect comfortabel vliegen, zelfs met slechts drie vleugels. Insecten zoals bijen en wespen hebben twee paar indirecte vluchtspieren, die horizontaal en verticaal met de thorax zijn verbonden, en hun vleugels zijn bevestigd aan de zijkanten van de thorax. Samentrekking van de verticale spieren trekt de bovenkant van de thorax naar beneden en laat de zijkanten uitpuilen waardoor de vleugels omhoog bewegen, en de samentrekking van de horizontale spier buigt het thoraxdak naar boven waardoor de vleugels naar beneden bewegen. Het systeem is zo hefboomeffect dat een kleine beweging van de thorax resulteert in een relatief grote vleugelbeweging en een verbazingwekkend klikmechanisme (zoals het in- en uitschakelen van een elektrische lichtschakelaar) dat tussen de thorax en de vleugels werkt, versnelt de frequentie van de vleugelslagen.

Een uniek stukje hyperactief spierweefsel, de fibrillaire spier genaamd, dat automatisch samentrekt na te zijn uitgerekt, zorgt ervoor dat de stroomtoevoer naar de vleugels lang doorgaat nadat de impuls van het centrale zenuwstelsel is gestopt. De spieren kunnen dus veel sneller samentrekken en ontspannen dan het zenuwstelsel het kan, waardoor vleugelslagfrequenties van 250 slagen per seconde mogelijk zijn. Daarnaast zijn er verschillende andere hulpspieren waarmee de vleugels kunnen draaien en draaien, waardoor het insect zo oogverblindend kan manoeuvreren - en voor een vlieg om ondersteboven op het plafond te landen! Zoals de meeste motoren moeten ook de vliegmotoren van insecten worden opgewarmd voordat ze kunnen functioneren en sommige insecten kunnen hun vleugels losmaken van hun spieren (of gewoon hun vleugels rillen) terwijl ze deze laten trillen zodat ze bedrijfstemperaturen bereiken (tussen 30 en 40 graden Celsius). Dit is de reden waarom insecten meestal niet vliegen op ijskoude winterdagen.

Het is werkelijk verbazingwekkend om te bedenken hoe een wezen zo kwetsbaar als een vlinder, met zijn schilferige, weefseldunne vleugels, transcontinentale vluchten kan maken en onderweg op de een of andere manier stormen en stormen kan doorstaan; het is al moeilijk genoeg om je voor te stellen hoe het, met dat schokkerige jojo-vluchtpatroon, erin slaagt om met zo'n precisie neer te komen op een door de wind geblazen bloem (zoals een helikopter landen op een dobberende kokkelboot!). Of, hoe die vervelende huisvlieg gemakkelijk je vliegenmepper ontwijkt, brutaal voor je gezicht zoomt en viervoudige backflips maakt voordat hij opnieuw ondersteboven op het plafond landt.

Je kunt het alleen een perfecte 10 geven.