Down in Jungleland: Wing It Like a Pro

Τα φτερά ενός εντόμου φαίνονται αδύναμα, αλλά μπορούν να χτυπήσουν 250 φορές το δευτερόλεπτο, πετώντας με τρόπο που οι άνθρωποι μπορούν μόνο να ονειρευτούν

Είναι εκπληκτικό πώς ένα πλάσμα τόσο εύθραυστο όσο μια πεταλούδα, με τα λεπτά σαν ιστός φτερά του μπορεί να αναλάβει διηπειρωτικές πτήσεις, διώχνοντας κατά κάποιον τρόπο τις καταιγίδες και τις θυελλώδεις θύελλες καθ' οδόν

Τους ζηλέψαμε, πιθανώς από τη στιγμή που καταλάβαμε ότι μπορούσαν να πετάξουν και εμείς όχι. ότι αυτοί είχαν φτερά και εμείς όχι. Και, για να το τρίψουμε, η Μητέρα Φύση αποδείχτηκε δύο εντελώς διαφορετικά, αν και εξίσου έξυπνα, σχέδια φτερών και τεχνικές πτήσης που επιτρέπουν στα έντομα και τα πουλιά να πάνε στον αέρα με διαφορετικούς τρόπους. Εδώ, θα ρίξουμε μια ματιά στο τι είναι φτιαγμένα τα φτερά των εντόμων και πώς λειτουργούν.

Τα φτερά των εντόμων αποτελούνται από δύο στρώματα χιτίνης, η οποία είναι εύκαμπτη, ελαστική και σκληρή, ενωμένα μεταξύ τους - την ίδια ουσία από την οποία αποτελείται ο εξωσκελετός ενός εντόμου. Μπορεί να είναι ιριδίζοντα διάφανα και αστραφτερά σαν σελοφάν - όπως στα φτερά των μυγών και των λιβελλούλων - ή, με λαμπερά χρώματα και σχέδια, όπως στις πεταλούδες. Φαίνονται αδύναμα και φαίνονται τόσο εύθραυστα καθώς στρίβουν και στρίβουν — αλλά αυτό είναι απλώς μια ψευδαίσθηση, γιατί μπορούν να χτυπούν 250 φορές το δευτερόλεπτο, στρίβοντας και γυρίζοντας γύρω από τον άξονά τους με κάθε χτύπημα, δημιουργώντας και ρίχνοντας εξαγριωμένους μικρούς ανεμοστρόβιλους (δίνες) καθώς κάνουν κάνω. Η δομική αντοχή παρέχεται από ένα πλέγμα φλεβών (το σχέδιο είναι μοναδικό για κάθε είδος εντόμου) και, ενώ το μεγαλύτερο μέρος του πτερυγίου είναι νεκρό, υπάρχουν ορισμένες νευρικές απολήξεις που είναι ζωντανές και ευαίσθητες. Σε ηρεμία, δεν μοιάζουν καν με τυπικά φτερά - είναι επίπεδες, επίπεδες επιφάνειες. Αλλά μόλις τεθούν σε κίνηση, παίρνουν το σχήμα αεροτομής και παρέχουν την απαραίτητη ανύψωση για να βγει από το έδαφος αυτό που είναι ουσιαστικά ένα πιο μη αεροδυναμικό πλάσμα από το έδαφος και να κολλάει στον αέρα.

Τα περισσότερα έντομα έχουν ένα μόνο ζευγάρι φτερά, αν και πολλά ξεκίνησαν έχοντας δύο ζεύγη. Μερικοί αρχαίοι παραδοσιακοί όπως οι λιβελλούλες εξακολουθούν να το κάνουν. Στη φυλή των σκαθαριών, το ζευγάρι των μπροστινών φτερών εξελίχθηκε σε πολύχρωμα καλύμματα φτερών που ονομάζονται elytra, τα οποία μεγαλώνουν όταν το έντομο πετάει. Συμβάλλουν επίσης σε μια μικρή ανύψωση. Σε άλλα, όπως οι αληθινές μύγες, τα πίσω φτερά εξελίχθηκαν σε κοτσάνια πόμολα γνωστά ως haltres που παρέχουν σταθερότητα κατά την πτήση. Πολλά τετράπτερα έντομα, όπως πεταλούδες, μέλισσες και σφήκες, αγκιστρώνουν ή συνδέουν τα πίσω και τα μπροστινά τους φτερά ενώ πετούν, έτσι ώστε να λειτουργούν ως ένα μόνο ζευγάρι. Η πτήση των εντόμων είναι εξαιρετικά περίπλοκη και μας έχει μπερδέψει για πολύ καιρό πριν αρχίσουμε να το ανακαλύπτουμε.

Ίσως, ο απλούστερος τρόπος να το εξηγήσουμε είναι ότι τα έντομα πετούν με τον ίδιο τρόπο όπως τα ελικόπτερα - φυσώντας αέρα κάτω και μακριά από αυτά, παρέχοντας έτσι ανύψωση και πρόωση. Ενώ ένα ελικόπτερο γέρνει τη μύτη του προς τα κάτω για να επιτύχει τον σωστό συνδυασμό ανύψωσης και πρόωσης (έτσι ώστε τα πτερύγια του να έχουν σωστή γωνία), το έντομο το πετυχαίνει στρίβοντας τα φτερά του γύρω από τον άξονά τους σαν μια φιγούρα οκτώ κατά τη διάρκεια κάθε χτυπήματος φτερού. Απαιτείται μια εξαγριωμένη ποσότητα ενέργειας για να κάνει αυτά τα ογκώδη, μακρυά μικρά πλάσματα να απογειωθούν και να πετάξουν, και αυτό παρέχεται από τους τεράστιους μύες στον θώρακα του εντόμου. Και εδώ λειτουργούν δύο διαφορετικά συστήματα.

Τα τετράφτερά έντομα όπως οι λιβελλούλες έχουν ένα ζευγάρι μυών πτήσης ανά φτερό, το οποίο χειρίζεται τα φτερά απευθείας μέσω ενός έξυπνου μηχανισμού άρθρωσης - ο ένας μυς είναι υπεύθυνος για το ανοδικό χτύπημα και ο άλλος για το χτύπημα. Οι μύες τοποθετούνται κατακόρυφα στον θώρακα, αρθρωμένοι στη βάση των φτερών από την κορυφή. Καθώς κάθε φτερό έχει το δικό του σύνολο μυών, μπορεί να χτυπήσει ανεξάρτητα από τα άλλα, επιτρέποντας στο έντομο να διεξάγει εκπληκτικούς ελιγμούς πτήσης. Από την άλλη πλευρά, μια λιβελλούλη δεν μπορεί να χτυπήσει τα φτερά της περισσότερο από περίπου 25 παλμούς ανά δευτερόλεπτο, αν και αυτό δεν φαίνεται να επηρεάζει καθόλου την εναέρια απόδοσή της - και μπορεί να πετάξει τέλεια άνετα ακόμα και με μόλις τρία φτερά. Έντομα όπως οι μέλισσες και οι σφήκες έχουν δύο ζεύγη έμμεσων μυών πτήσης, οι οποίοι συνδέονται με τον θώρακα, οριζόντια και κατακόρυφα, και τα φτερά τους συνδέονται με τις πλευρές του θώρακα. Η σύσπαση των κατακόρυφων μυών τραβάει την κορυφή του θώρακα προς τα κάτω και κάνει τις πλευρές του να διογκώνονται προς τα έξω κάνοντας τα φτερά να κινούνται προς τα πάνω και η σύσπαση των οριζόντιων μυϊκών τόξων τη θωρακική οροφή προς τα πάνω αναγκάζει τα φτερά να κινηθούν προς τα κάτω. Το σύστημα είναι τόσο μοχλισμένο που μια μικρή κίνηση του θώρακα έχει ως αποτέλεσμα μια σχετικά μεγάλη κίνηση των φτερών και έναν εκπληκτικό μηχανισμό κλικ (όπως το κούμπωμα και το κλείσιμο ενός διακόπτη ηλεκτρικού φωτός) που λειτουργεί μεταξύ του θώρακα και των φτερών επιταχύνει τη συχνότητα τα wing-beats.

Ένα μοναδικό κομμάτι υπερδραστήριου μυϊκού ιστού που ονομάζεται ινιδιακός μυς, ο οποίος συστέλλεται αυτόματα αφού τεντωθεί, διασφαλίζει ότι η τροφοδοσία ρεύματος στα φτερά συνεχίζεται καλά αφού σταματήσει η ώθηση από το κεντρικό νευρικό σύστημα. Οι μύες μπορούν, επομένως, να συστέλλονται και να χαλαρώνουν πολύ πιο γρήγορα από ό,τι το νευρικό σύστημα μπορεί να το κάνει, επιτρέποντας συχνότητες χτύπων φτερών 250 παλμών ανά δευτερόλεπτο. Επιπλέον, υπάρχουν αρκετοί άλλοι βοηθητικοί μύες που επιτρέπουν στα φτερά να στρίβουν και να στρίβουν, επιτρέποντας στο έντομο να ελίσσεται τόσο εκθαμβωτικά — και σε μια μύγα να προσγειώνεται ανάποδα στο ταβάνι! Όπως οι περισσότεροι κινητήρες, οι κινητήρες πτήσης των εντόμων, επίσης, πρέπει να θερμανθούν για να μπορέσουν να λειτουργήσουν και ορισμένα έντομα μπορούν να αποσυνδέσουν τα φτερά τους από τους μύες τους (ή απλά να τρέμουν τα φτερά τους) ενώ δονούνται έτσι ώστε να επιτύχουν θερμοκρασίες λειτουργίας (μεταξύ 30 και 40 βαθμούς Κελσίου). Αυτός είναι ο λόγος που τα έντομα συνήθως δεν πετούν τις παγωμένες μέρες του χειμώνα.

Είναι πραγματικά εκπληκτικό να σκεφτόμαστε πώς ένα πλάσμα τόσο εύθραυστο όσο μια πεταλούδα, με τα λεπτές σαν ιστό φτερά του μπορεί να αναλάβει διηπειρωτικές πτήσεις, διώχνοντας κατά κάποιον τρόπο τις καταιγίδες και τις θυελλώδεις θύελλες καθ' οδόν. είναι αρκετά δύσκολο να φανταστεί κανείς πώς, με αυτό το σπασμωδικό μοτίβο πτήσης γιο-γιο, καταφέρνει να αγγίξει με τόση ακρίβεια ένα λουλούδι που φυσάει από τον άνεμο (σαν να προσγειώνεις ένα ελικόπτερο σε ένα σκάφος με κοχύλια!). Ή, πώς αυτή η ενοχλητική οικιακή μύγα ξεφεύγει εύκολα από το μύγα σας, ζουμάρει αναιδώς μπροστά στο πρόσωπό σας και κάνει τετραπλό αναποδογυρίσματα πριν προσγειωθεί ανάποδα στο ταβάνι, για άλλη μια φορά.

Μπορείτε να του δώσετε μόνο ένα τέλειο 10.