למטה ב- Jungleland: Winging It Like a Pro

כנפיו של חרק נראות דקיקות, אך הן יכולות לנצח עצום 250 פעמים בשנייה, ולעוף באופן שבני אדם יכולים לחלום עליו רק

מפליא כיצד יצור שברירי כמו פרפר, עם כנפיו הדקות-רקמות, יכול לקחת טיסות חוצה יבשות, איכשהו יוצא לסערות ולגשמים בדרך

קינאנו בהם, כנראה מהרגע שהבנו שהם יכולים לעוף ואנחנו לא יכולים; שהיה להם כנפיים ולא לנו. וכדי לשפשף את זה, אמא טבע יצאה שני עיצובים שונים לגמרי, אם גם גאוניים, וטכניקות טיסה כדי לאפשר לחרקים וציפורים לעלות לאוויר בדרכים שונות. כאן נבחן ממה עשויות כנפי החרקים וכיצד הן פועלות.

כנפי חרקים עשויות משתי שכבות של ציטין, גמישות, גמישות וקשוחות, דחופות זו לזו - אותו חומר שמורכב משלד חיצוני של חרק. הם עשויים להיות שקופים בצורה זוהרת ונוצצים כמו צלופן - כמו בכנפיים של זבובים ושפיריות - או, בצבע ובדוגמת זוהר, כמו בפרפרים. הם נראים דקיקים ונראים כל כך שבירים כשהם מתפתלים ומסתובבים - אבל זו רק אשליה, כיוון שהם יכולים לנצח 250 פעמים בשנייה, להתפתל ולהסתובב סביב צירם בכל פעימה, ליצור ולשפוך טורנדו קטנים (מערבולות) כשהם לַעֲשׂוֹת. חוזק מבני מסופק על ידי זרוע של ורידים (הדפוס ייחודי לכל מיני חרקים) ובעוד שרוב הכנף מתה, ישנם כמה קצות עצבים שהם חיים ורגישים. במנוחה, הם אפילו לא נראים כמו כנפיים אופייניות - בהיותם משטחים שטוחים ומישוריים. אבל ברגע שהם יוצאים לתנועה, הם לובשים צורה של סלילי אוויר, ומספקים את המעלית הדרושה בכדי להוציא את מה שהוא בעצם יצור לא אווירודינמי למראה הקרקע ולרוחב לאוויר.

לרוב החרקים זוג כנפיים אחד, אם כי רבים התחילו עם שני זוגות. כמה מסורתנים קדומים כמו השפיריות עדיין עושים זאת. בשבט החיפושיות, זוג הכנפיים התפתחו לכריכות כנף צבעוניות הנקראות אליטרה, המורמות כאשר החרק עף. הם גם תורמים להרמה קטנה. באחרים, כמו זבובים אמיתיים, הכנפיים האחוריות התפתחו לכפתורים עקשנים המכונים עצרים המספקים יציבות בטיסה. כמה חרקים בעלי ארבע כנפיים כגון פרפרים, דבורים וצרעות, חוברים או מחברים את כנפיהם האחוריות והקדמיות יחד תוך כדי טיסה כך שיתפקדו כזוג יחיד. טיסת חרקים מורכבת ביותר והציקה אותנו במשך זמן רב מאוד לפני שהתחלנו להבין זאת.

אולי, הדרך הפשוטה ביותר להסביר זאת היא שחרקים עפים בערך כמו מסוקים - נושפים אוויר מתחתיהם ומתרחקים מהם, ובכך מספקים הרמה והנעה. בעוד שמסוק מטה את אפו כלפי מטה כדי להשיג את השילוב הנכון של הרמה והנעה (כך שאבניו זוויות בצורה נכונה), החרק משיג זאת על ידי סיבוב כנפיו סביב צירם כמו דמות של שמונה במהלך כל פעימה בכנף. כמות אנרגיה זועמת נדרשת בכדי לגרום ליצורים הקטנים והגדולים האלה להמריא ולעוף, וזה מסופק על ידי השרירים המסיביים בבית החזה של החרק. גם כאן פועלות שתי מערכות שונות.

לחרקים בעלי ארבע כנפיים כמו שפיריות יש זוג שרירי מעוף אחד לכל כנף, המפעילה את הכנפיים ישירות באמצעות מנגנון ציר גאוני-שריר אחד אחראי למשיכה למעלה והשני למטה. השרירים מונחים אנכית בבית החזה, צירים לבסיס הכנפיים מלמעלה. מכיוון שלכל אגף מערך שרירים משלו, הוא יכול להכות ללא תלות באחרים, מה שמאפשר לחרק לבצע תמרוני טיסה מדהימים. בצד ההפוך, שפירית לא יכולה להכות בכנפיה יותר מ -25 פעימות בשנייה, אם כי נראה שזה לא משפיע על הביצועים האווירי שלה בכלל - והיא יכולה לעוף בנוחות מושלמת אפילו עם שלוש כנפיים בלבד. לחרקים כמו דבורים וצרעות יש שני זוגות של שרירי מעוף עקיפים, המחוברים לבית החזה, אופקית ואנכית, וכנפיהם מחוברות לצדי בית החזה. כיווץ השרירים האנכיים מושך את החלק העליון של בית החזה כלפי מטה וגורם לדפנותיו להתנפח החוצה וגורמים לכנפיים לנוע כלפי מעלה, וכיווץ השריר האופקי מקשת את גג בית החזה כלפי מעלה וגורם לכנפיים לנוע כלפי מטה. המערכת כל כך ממונפת שתנועה קטנה של בית החזה גורמת לתנועת כנף גדולה יחסית ומנגנון לחיצה מדהים (כמו הצמדת וכיבוי של מתג אור חשמלי) הפועל בין בית החזה לכנפיים מאיץ את תדירות את פעימות הכנף.

פיסת ייחודית של רקמת שריר היפ-אקראית בשם השריר הפיברילי, המתכווצת אוטומטית לאחר מתיחה, מבטיחה כי אספקת החשמל לכנפיים תימשך גם לאחר הפסקת הדחף ממערכת העצבים המרכזית. השרירים יכולים, אם כן, להתכווץ ולהירגע הרבה יותר מהר ממה שמערכת העצבים יכולה לפקוד עליה, ומאפשרת תדרי פעימות כנפיים של 250 פעימות בשנייה. בנוסף, ישנם מספר שרירי אביזר נוספים המאפשרים לכנפיים להסתובב ולהסתובב, מה שמאפשר לתמרון החרקים בצורה כה מסנוורת - ולזבוב לנחות הפוך על התקרה! כמו רוב המנועים, גם את מנועי הטיסה של החרקים צריך לחמם לפני שהם יכולים לתפקד וחלק מהחרקים יכולים לנתק את הכנפיים משריריהם (או פשוט לרעוד בכנפיים) תוך שהם רוטטים אותם כך שישיגו טמפרטורות הפעלה (בין 30 ו -40 מעלות צלזיוס). זו הסיבה שבדרך כלל חרקים לא עפים בדרך כלל בימי החורף הקפואים.

זה באמת מדהים לחשוב איך יצור שברירי כמו פרפר, עם כנפיו הדקיקות הרקמות, יכול לקחת טיסות חוצה יבשות, איכשהו לצאת לסערות ולגשמים בדרך; קשה מספיק לדמיין כיצד, עם תבנית הטיסה המטומטמת הזו של יו-יו, היא מצליחה לגעת בדיוק כזה בפרח נושב רוח (כמו הנחתה של מסוק על סירת פגז מתנפנפת!). או איך זבוב הבית הטורד הזה עוקף בקלות את זבוב הזבובים שלך, מתקרב בחוצפה מול הפנים שלך ועושה סלילים אחוריים מרובעים לפני הנחיתה הפוכה על התקרה, שוב.

אתה יכול לתת לו רק 10 מושלם.