Nede i Jungleland: Winging It Like a Pro

Et insekts vinger ser spinkle ut, men de kan slå svimlende 250 ganger i sekundet og flyr på en måte mennesker bare kan drømme om

Det er overraskende hvordan en skapning så skjør som en sommerfugl, med sine vevstynne vinger kan ta på seg transkontinentale flyvninger, på en eller annen måte sykle ut stormer og kuling underveis

Vi har misunnet dem, sannsynligvis fra det øyeblikket vi innså at de kunne fly og vi ikke kunne; at de hadde vinger og vi ikke. Og for å gni den inn, viste Mother Nature seg to helt forskjellige, om enn like geniale, vingedesign og flygingsteknikker for å gjøre det mulig for insekter og fugler å komme til luften på forskjellige måter. Her skal vi se på hva insektvinger er laget av og hvordan de fungerer.

Insektvinger er laget av to lag kitin, som er smidig, spenstig og seig, klemt sammen - det samme stoffet som et insekts eksoskjelett består av. De kan være iriserende gjennomsiktige og skinnende som cellofan - som i fluer og øyenstikkers vinger - eller glamorøst fargede og mønstrede, som i sommerfugler. De ser spinkle ut og virker så skjøre når de snurrer og vender seg - men det er bare en illusjon, for de kan slå 250 ganger i sekundet, vri og snu rundt aksen med hvert eneste slag, og skaper og kaster rasende små tornadoer (virvler) mens de gjøre. Strukturell styrke leveres av et fretwork av vener (mønsteret er unikt for hver insektart), og mens det meste av vingen er død, er det noen nerveender som er levende og følsomme. I hvile ser de ikke engang ut som typiske vinger - å være flate, plane overflater. Men når de først er i bevegelse, tar de form av aerofoils og gir heisen som er nødvendig for å få det som i utgangspunktet er en mest un-aerodynamisk skapning fra bakken og glir i luften.

De fleste insekter har et par vinger, selv om mange begynte med å ha to par. Noen gamle tradisjonalister som øyenstikkere gjør det fortsatt. I billeklanen utviklet parvingene seg til fargerike vingedeksler kalt elytra, som heves når insektet flyr. De bidrar også til et lite løft. I andre, som ekte fluer, utviklet de bakre vingene seg til stubbe knotter kjent som stoppere som gir stabilitet i flukt. Flere fire-vingede insekter som sommerfugler, bier og veps, kroker eller fester sine bakre og fremre vinger sammen mens de flyr slik at de fungerer som et enkelt par. Insektflyging er ekstremt kompleks og har forvirret oss i veldig lang tid før vi begynte å finne ut av det.

Den enkleste måten å forklare det på er kanskje at insekter flyr på omtrent samme måte som helikoptre - blåser luft under og bort fra dem, og gir dermed løft og fremdrift. Mens et helikopter vipper nesen nedover for å oppnå riktig kombinasjon av løft og fremdrift (slik at vingene er vinklet riktig), oppnår insektet dette ved å vri vingene rundt aksen som et tall på åtte under hvert vingeslag. Det kreves en rasende mengde energi for å få disse store, leggy små skapningene til å ta av og fly, og dette tilveiebringes av de massive musklene i insektets thorax. Også her er det to forskjellige systemer i arbeid.

Firevingede insekter som øyenstikkere har ett par fluktmuskler per vinge, som driver vingene direkte gjennom en genial hengslingsmekanisme-den ene muskelen er ansvarlig for oppslaget og den andre for nedslaget. Musklene er satt vertikalt i brystkassen, hengslet til bunnen av vingene fra toppen. Siden hver vinge har sitt eget sett med muskler, kan den slå uavhengig av de andre, slik at insektet kan utføre forbløffende flymanøvrer. På baksiden kan en øyenstikker ikke slå vingene sine mer enn omtrent 25 slag per sekund, selv om dette ikke ser ut til å påvirke luftytelsen i det hele tatt - og den kan fly helt komfortabelt selv med bare tre vinger. Insekter som bier og veps har to par indirekte fluktmuskler, som er koblet til thorax, horisontalt og vertikalt, og vingene er festet til sidene av thorax. Sammentrekning av de vertikale musklene trekker toppen av brystkassen ned og får sidene til å bule ut slik at vingene beveger seg oppover, og sammentrekningen av de horisontale musklene buer brysttaket oppover og får vingene til å bevege seg nedover. Systemet er så utbredt at en liten bevegelse av brystkassen resulterer i en relativt stor bevegelse av vingen og en fantastisk klikkmekanisme (heller som å slå av og på en elektrisk lysbryter) som opererer mellom brystkassen og vingene øker frekvensen av vingeslagene.

En unik bit av hyperaktivt muskelvev kalt fibrillærmusklen, som automatisk trekker seg sammen etter å ha blitt strukket, sikrer at strømforsyningen til vingene fortsetter godt etter at impulsen fra sentralnervesystemet har stoppet. Musklene kan dermed trekke seg sammen og slappe av mye raskere enn nervesystemet kan beordre det til, noe som muliggjør vingeslagfrekvenser på 250 slag per sekund. I tillegg er det flere andre tilbehørsmuskler som gjør at vingene kan vri og snu, slik at insektmanøvreringen kan gjøres så blendende - og for en flue å lande opp ned i taket! Som de fleste motorer må også flymotorer for insekter varmes opp før de kan fungere, og noen insekter kan koble vingene fra musklene (eller ganske enkelt skjelve vingene) mens de vibrerer slik at de oppnår driftstemperaturer (mellom 30 og 40 grader Celsius). Det er derfor insekter vanligvis ikke flyr på iskalde vinterdager.

Det er virkelig overraskende å tenke på hvordan en skapning så skjør som en sommerfugl, med sine flassete vevstynne vinger kan ta på seg transkontinentale flyvninger, på en eller annen måte sykler ut stormer og kuling underveis; det er vanskelig nok å forestille seg hvordan det med det rykkete jojo-flymønsteret klarer å berøre en så presis presisjon på en blåst blomst (som å lande et helikopter på en bobbing cockle-shell-båt!). Eller hvordan den irriterende husfluen lett unngår flyswatteren din, zoomer frekt foran ansiktet ditt og gjør firedoble ryggflipper før du lander opp ned i taket, nok en gang.

Du kan bare gi den en perfekt 10.