Znajdź zawartość

Jak to możliwe, że przednia para skrzydeł w zupełności wystarcza motylom do utrzymania się powietrzu, a mimo to wydatkują one tak wiele energii na wytworzenie dwóch par tego niezwykle pięknego narządu lotu? Okazuje się, że ich rolą nie jest napędzanie zwierzęcia ani wytwaranie siły nośnej, lecz wykonywanie gwałtownych zwrotów podczas ucieczki przed drapieżnikami. Aby uciec przed drapieżnikiem, nie musisz być szybki, za to musisz być nieprzewidywalny, tłumaczy prof. Tom Eisner, specjalista z zakresu ekologii i ewolucji pracujący dla Uniwersytetu Cornell. Badania przeprowadzone przez jego zespół sugerują, że ruchy tylnej pary skrzydeł motyli umożliwiają nagłą zmianę kierunku, która pozwala na uniknięcie ataku ze strony drapieżnika. Swój eksperyment prof. Eisner przeprowadził wspólnie z Benjaminem Jantzenem, magistrem fizyki i doktorantem z zakresu filozofii nauki. Badanie miało dość nietypowy przebieg, bowiem wymagało... wycięcia tylnej pary skrzydeł. Po wykonaniu amputacji następowała zasadnicza część testu, czyli obserwacja lotu zwierzęcia. Dokonywano tego za pomocą dwóch kamer sprzężonych z komputerem, który analizował uzyskany obraz i generował na jego podstawie dane m.in. na temat szybkości, przyśpieszenia oraz zmiany kierunku, do jakich był zdolny okaleczony motyl. Testy wykazały, że brak tylnej pary skrzydeł nie wpływa na podstawowe cechy lotu, takie jak jego szybkość czy stabilność, lecz dramatycznie, bo aż o połowę, obniża zdolność do zmiany kierunków. Wszystko wskazuje więc na to, że tylne skrzydła działają podobnie do powierzchni sterowych spotykanych w samolotach. Ich rolą jest zaburzanie przepływu powietrza wokół skrzydeł i generowanie sił odpowiedzialnych za zmianę kierunku lotu. To nie jedyna forma zabezpieczenia, w którą ewolucja "wyposażyła" te piękne owady. Motyle dzienne, na przykład, posiadają przeważnie jaskrawe ubarwienie, będące jednocześnie sygnałem ostrzegawczym i "błyskotką" utrudniającą dokładną analizę ruchów owada. Wiele motyli posiada jeszcze jedną, bardzo przyziemną cechę: nieprzyjemny smak, zaś ich charakterystyczna budowa (tzn. ogromne skrzydła i niewielka reszta ciała) nadają motylom znikomą wartość energetyczną w porównaniu do rozmiarów ciała zwierzęcia. Sprawia to, że wiele drapieżników omija taki kąsek szerokim łukiem, wiedząc, że będzie miał niewielki pożytek ze swojej gonitwy. O swoich badaniach nad defensywnymi taktykami motyli badacze poinformowali na łamach czasopisma Proceedings of the National Academy of Sciences.

Od zarania dziejów ludzie marzyli o tym, by latać. Pierwsze znane próby spełnienia tego snu polegały na naśladowaniu najbardziej oczywistego wzorca, czyli sposobu poruszania ptaków. Dopiero dalszy rozwój technologii pokazał, że w przypadku maszyn latających naśladowanie przyrody może, wyjątkowo, nie być najlepszym rozwiązaniem. Zamiast tego opracowano układy przekazujące moc za pomocą śmigieł, dostarczające moc w sposób stały, nie zaś skokowy, jak w przypadku skrzydeł. Amerykański naukowiec postanowił zbadać przyczyny niepowodzenia prób naśladowania naturalnych lotników. Dr Jim Usherwood, pracujący dla Royal Veterinary College, jest przekonany, że największym problemem stojącym na przeszkodzie do udoskonalenia maszyn naśladujących organizmy latające jest optymalizacja trudnej sztuki machania skrzydłami. Jak tłumaczy, skrzydła zwierząt, w odróżnieniu do śmigieł, muszą na zmianę zatrzymywać się i poruszać, by wygenerować siłę nośną. Zwierzęta zapomniały wytworzyć śmigła tak samo, jak zapomniały o kołach. Zdaniem badacza, problem tkwi w zjawisku bezwładności. Pokonanie jej wymaga stosunkowo dużej ilości energii dostarczonej w bardzo krótkim czasie przy jednoczesnym zachowaniu stabilności całego zwierzęcia bądź maszyny. Sposobem, który opracowały zwierzęta, jest optymalizacja dwóch czynników: kształtu skrzydła oraz sposobu poruszania nim, lecz mimo to ich sposób utrzymywania się w powietrzu jest stosunkowo mało wydajny energetycznie. Badania dr. Usherwooda objęły różnorodne organizmy, od ważek do przepiórek. Na obecnym etapie najbardziej interesujące są dla badacza powody, dla których budowa skrzydeł zwierząt pozwala na pokonanie siły bezwładności przy jednoczesnym zachowaniu niskich oporów aerodynamicznych. Aby to osiągnąć, analizuje sposób poruszania skrzydłami przez gołębie w reakcji na przyczepianie do nich ołowianych ciężarków o różnej masie. Jego zdaniem, kolejne eksperymenty prowadzą do jednego wniosku: moja praca powinna służyć jako upomnienie, by kopiować naturę ostrożnie. Istnieje wielkie zainteresowanie maszynami typu UAV i MAV (Unmanned/Micro Air Vehicles - bezzałogowe/miniaturowe pojazdy latające) machającymi skrzydłami, które często wykazują wiele zalet, takich jak zwrotność, szybkość itp. Mimo wszystko, (...) jeśli chcesz unosić się w powietrzu efektywnie, bądź helikopterem zamiast machać skrzydłami.