Вниз в стране джунглей: крылатый как профессионал

Крылья насекомого выглядят хлипкими, но они могут бить ошеломляющие 250 раз в секунду, летая так, как люди могут только мечтать.

Удивительно, как хрупкое, как бабочка, существо с тонкими, как ткань, крыльями может совершать трансконтинентальные перелеты, каким-то образом преодолевая штормы и штормы по пути.

Мы завидовали им, наверное, с того момента, как поняли, что они умеют летать, а мы нет; что у них были крылья, а у нас нет. И, чтобы втереться в это, мать-природа обнаружила два совершенно разных, хотя и в равной степени изобретательных, конструкции крыльев и техники полета, которые позволяют насекомым и птицам подниматься в воздух по-разному. Здесь мы рассмотрим, из чего сделаны крылья насекомых и как они работают.

Крылья насекомых состоят из двух слоев хитина, пластичного, упругого и прочного, зажатого вместе - того же вещества, из которого состоит экзоскелет насекомого. Они могут быть переливающе прозрачными и сверкающими, как целлофан, как крылья мух и стрекоз, или очаровательно окрашенными и узорчатыми, как бабочки. Они выглядят хрупкими и кажутся такими хрупкими, когда крутятся и поворачиваются - но это всего лишь иллюзия, потому что они могут биться 250 раз в секунду, скручиваясь и поворачиваясь вокруг своей оси с каждым ударом, создавая и сбрасывая яростные маленькие торнадо (вихри), когда они делать. Структурная прочность обеспечивается резьбой из жилок (рисунок уникален для каждого вида насекомых), и, хотя большая часть крыла мертва, есть некоторые нервные окончания, которые живы и чувствительны. В состоянии покоя они даже не похожи на типичные крылья - это плоские плоские поверхности. Но как только они приводятся в движение, они принимают форму крыла и обеспечивают подъемную силу, необходимую для того, чтобы оторвать от земли и взлететь в воздух то, что по сути является самым неаэродинамичным существом.

У большинства насекомых одна пара крыльев, хотя многие начинали с двух пар. Некоторые древние традиционалисты, такие как стрекозы, до сих пор это делают. В клане жуков пара передних крыльев превратилась в разноцветные крылья, называемые надкрыльями, которые поднимаются, когда насекомое летит. Они также способствуют небольшому подъему. У других, как у настоящих мух, задние крылья превратились в короткие выступы, известные как холстры, которые обеспечивают устойчивость в полете. Несколько четырехкрылых насекомых, таких как бабочки, пчелы и осы, зацепляют или прикрепляют свои задние и передние крылья вместе во время полета, так что они функционируют как единая пара. Полет насекомых чрезвычайно сложен и очень долго сбивал нас с толку, прежде чем мы начали выяснять это.

Возможно, самый простой способ объяснить это состоит в том, что насекомые летают примерно так же, как и вертолеты - выдувают воздух под собой и от себя, обеспечивая таким образом подъемную силу и движение. В то время как вертолет наклоняет нос вниз, чтобы добиться правильного сочетания подъемной силы и движения (так, чтобы его лопасти были повернуты под правильным углом), насекомое достигает этого, поворачивая свои крылья вокруг своей оси, как восьмерка, при каждом взмахе крыльев. Чтобы заставить этих громоздких длинноногих маленьких существ взлетать и летать, требуется огромное количество энергии, и это обеспечивается массивными мышцами грудной клетки насекомого. Здесь тоже работают две разные системы.

Четырехкрылые насекомые, такие как стрекозы, имеют по одной паре мускулов полета на крыло, которые управляют крыльями напрямую через оригинальный шарнирный механизм - одна мышца отвечает за движение вверх, а другая - за движение вниз. Мышцы расположены вертикально в грудной клетке, шарнирно прикреплены к основанию крыльев сверху. Поскольку каждое крыло имеет свой собственный набор мускулов, оно может работать независимо от других, позволяя насекомому совершать удивительные маневры в полете. С другой стороны, стрекоза не может взмахивать крыльями со скоростью более 25 ударов в секунду, хотя это, похоже, совсем не влияет на ее летные характеристики - и она может летать совершенно комфортно даже с тремя крыльями. У таких насекомых, как пчелы и осы, есть две пары мышц непрямого полета, которые соединены с грудной клеткой по горизонтали и вертикали, а их крылья прикреплены по бокам грудной клетки. Сокращение вертикальных мышц тянет верхнюю часть грудной клетки вниз и заставляет ее стороны выпирать, заставляя крылья двигаться вверх, а сокращение горизонтальных мышц поднимает верхнюю часть грудной клетки вверх, заставляя крылья двигаться вниз. Система имеет такой рычаг, что небольшое движение грудной клетки приводит к относительно большому движению крыльев, а удивительный механизм щелчка (похожий на включение и выключение электрического переключателя света), действующий между грудной клеткой и крыльями, увеличивает частоту движений. взмахи крыльев.

Уникальный участок гиперактивной мышечной ткани, называемый фибриллярной мышцей, которая автоматически сокращается после растяжения, гарантирует, что подача энергии на крылья продолжается и после прекращения импульса от центральной нервной системы. Таким образом, мышцы могут сокращаться и расслабляться намного быстрее, чем может приказать нервная система, обеспечивая частоту ударов крыльев до 250 ударов в секунду. Кроме того, есть несколько других вспомогательных мышц, которые позволяют крыльям крутиться и поворачиваться, позволяя насекомому так ослепительно маневрировать - а муха может приземлиться вверх ногами на потолок! Как и большинство двигателей, лётные двигатели насекомых также должны быть нагреты, прежде чем они смогут работать, и некоторые насекомые могут отсоединить свои крылья от мускулов (или просто дрожать крыльями), вибрируя их, чтобы достичь рабочих температур (от 30 до 30 мин). и 40 градусов по Цельсию). Вот почему насекомые обычно не летают в морозные зимние дни.

Действительно удивительно думать о том, как хрупкое, как бабочка, существо с его шелушащимися, как ткань, крылышками может совершать трансконтинентальные перелеты, каким-то образом преодолевая штормы и штормы по пути; Достаточно сложно представить, как с этой отрывистой схемой полета йо-йо ему удается с такой точностью приземлиться на развеваемый ветром цветок (как при посадке вертолета на покачивающуюся лодку из ракушек!). Или как эта надоедливая комнатная муха легко уклоняется от вашей мухи, дерзко приближается к вашему лицу и делает четырехкратные сальто назад, прежде чем снова приземлиться вверх ногами на потолок.

Вы можете поставить ему только 10 баллов.