Лет на инсекти - биологија
На Лет на инсекти е најстариот начин на движење низ воздухот и вклучува различни техники на летање. Нема суштинска разлика во летањето на птиците што трескаат во однос на силите на подигнување и погон што се одлучувачки за летање: горе и долу крила служат и како крилја и како погон, нивните предни рабови се зацврстуваат, додека остатокот од делот останува еластичен. Поради помалата просечна големина на летачките инсекти, фреквенцијата на размавта на нивните крилја е многу поголема во споредба со онаа на 'рбетниците. [1]
Крилјата на инсектите се крилја направени од хитин, кои историски потекнуваат од потомци на кожата. Летечките инсекти се најбогата со видови во целото животинско царство и повеќето видови имаат два пара крилја. Четирикрилната структура е пречка за летање, така што постои еволутивна тенденција кон двокрилни структури. [1]
Летање по низок и среден број на Рејнолдс
Во зависност од големината на инсектот и неговата брзина на летање, воздухот за инсектот е поинаку „тврд“. Особено мали инсекти „пливаат“ во воздухот, што за нив е тврдо како водата поради нејзината големина и брзината на летот (видете го бројот на Рејнолдс или „Кога воздухот станува леплив“). Затоа немаат аеродинамично крило, туку само генератори на отпор слични на четка, како што се влакната или крилјата со реси.
Поголемите или побрзите летачки инсекти обично користат про transparentирни крилја на кожата. Од ова, или задниот пар може да се сведе на таканаречени „лулашки занишани“, кои само се вртат наспроти крилјата за да се балансираат масите и се користат како гироскопски инструмент (кај диптерите како што се комарци и муви)
Со муви крилото надолу се одвива од горе назад до дното напред со хоризонтална положба на крилото. Како резултат, отпорот на воздухот е максимален во вертикална насока и минимален во хоризонтална насока. Ова создава високо ниво на подигнување и минимална количина на сила на грбот. Кога крилото е нагорно, крилото се поместува од долниот преден дел на горниот заден дел со крилото поставено вертикално. Ова резултира со минимален отпор на воздухот во вертикална насока и соодветно низок притисок, како и максимален отпор во хоризонтална насока и соодветно максимален погон. Оваа поделба на задачите на антагонистичките мускулни групи на лифт и погон резултира со приближна рамнотежа на силите, што не е незначително за меѓусебната контракција на антагонистите во индиректните летачки мускули преку истегнување.
Од предниот пар крилја може да се формира роговито покривно крило, кое како фиксно крило генерира подигнување при летот, додека поголемиот, заден крилен пар налик на кожа е одговорен за погонот (на пр. Колеоптера, буба).
Но, постојат и бројни видови во кои двата пара крилја се целосно развиени. Крилото на вилината на вилината (Анисоптера) се смета за ремек-дело на природата. На секое од четирите крилја, со помош на обликот на душникот и мембраните во протокот на воздух, ламинарен профил со низок отпор (т.е. профил на крило со голема резерва на дебелина) се формира со вградени ролки со вртлози, кои можат да се користат за лизгање, стационарен лет за мавтање и брз лет. Скратените резервоари што се вградени во крилјата (птеристигмата) овозможуваат дополнителна контрола. Иако крилото сочинува само 2% од вкупната тежина на вилинската кора, тоа овозможува невидена стабилност и одлични карактеристики на летот, додека сочинува повеќе од 50% од површината на животното. Овој однос на тежината на крилото и површината на вкупната тежина е неспоредлив во целата човечка авијација.
Помалите инсекти обично ја користат технологијата на "вртливиот вртлог" за да се подигнат при разлетувањето. Горе и долу од нивниот остри рабови на крилото со остри рабови создава вител долж овој раб што може да се користи директно за подигнување, во кој задниот дел од овој резултирачки вител цилиндар го цица крилото нагоре по ударот и го турка крилото нагоре на возот. Ова ги објаснува одличните карактеристики на летање на пеперутките (Лепидоптера), од кои некои можат да завршат неколку интерконтинентални летови до 4000 км во лет со размавта во текот на нивниот живот, како што е монархот пеперутка.
Мускули на летот
Крилјата се поместуваат или со индиректни или со директни мускули на летот. Директниот „погон“ се смета за оригинален.
Вредности од 0 (вилинка во летање со летање) до 1046 Hz за мали комарци (род) Форципомија, Ceratopogonidae) [2]. Сепак, бидејќи е невозможно мускулот да се контролира на оваа фреквенција со директни нервни импулси, бидејќи латентноста и апсолутниот огноотпорен период на акциониот потенцијал на нервот ја ограничуваат максималната можна фреквенција на околу 800-1000 Hz, мускулите на инсектите со индиректни мускули на летот се собираат независно Прекумерна екстензија. Бидејќи многу мали инсекти можат да создадат само воздушни сили потребни за лет со соодветно високи фреквенции на мавтање со крилја, тие секогаш имаат индиректни мускули на летање. Летачките претставници од пооригинален, директен тип, имаат одредена минимална големина (скакулци, вилински коњчиња).
Индиректни мускули на летот
Името потекнува од фактот дека мускулите не се приврзуваат директно на крилјата, но мускулната моќ се пренесува индиректно на крилјата преку скелетните елементи на градниот кош. Мускулите одговорни за ударот на крилјата се распоредени по должината на градниот кош (надолжни мускули), мускулите одговорни за ударот на крилата се повлекуваат од „задниот дел“ на градниот кош кон неговиот „стомак“ (дорзовентралните мускули). Деформациите на торакалниот скелет ја пренесуваат мускулната моќ на крилјата.
За време на летот, се забележуваат акциони потенцијали на моторните неврони во прилично редовни интервали, што доведува до ослободување на јони на калциум од саркоплазматскиот ретикулум во летачките мускули. Сепак, концентрацијата на калциум во цитоплазмата на мускулните клетки (миоплазма) не е предизвикувач за контракции во овој специфичен тип на мускул. Контракцијата на мускулната клетка се активира со нејзино проширување, што се случува за време на операциите на летот од страна на нејзиниот антагонист. Присуството на одредена миоплазматска концентрација на калциум е неопходен, но не и доволен услов за контракција на индиректните мускули на летот. Во системот за одмор, сепак, првата мускулна контракција може да биде активирана од првично ослободување на калциум, што е предизвикано од акционен потенцијал на моторен неврон.
Системот е запрен од отсуство на акциони потенцијали на моторните неврони, бидејќи концентрацијата на калциум во миоплазмата потоа паѓа толку нагло преку апсорпција на јони што контракциите повеќе не можат да се појават.
Контракциите на мускулните клетки се одвиваат поинаку од вообичаеното со мускулните клетки, бидејќи главите на миозин се превиткуваат поради промена на конформацијата, но не се одвојуваат од актинот за да започнат одново во понатамошниот сегмент на актин („биолошка опрема“ на мускулите). Затоа, скратувањето на мускулот на летот е исклучително мало и мора да се пренесе на крилото со механички превод. Овој превод се постигнува, меѓу другото, со синџир на еднооружени лостови во кои силата се пренесува од предниот дел на задниот дел на градниот кош, скутумот, на задниот дел од задниот дел (скутелум), и од таму нанапред повторно преку тергалните лостови прикачени на скелетумот од двете страни да се донесат до зглобовите на крилата.
Заради овој механизам, во кој обете крилја можат да се отворат или размавтуваат истовремено, мувата нема можност да генерира погонски сили, кои при вртење мора да бидат различни од двете страни, со различна фреквенција на удирање. Наместо тоа, може да ја смени амплитудата на размавта на крилото и аголот на напад на крилото одделно од двете страни. Ова се постигнува преку многу комплицирана конструкција на зглобот на крилото и голем број на тенки мускули за прилагодување кои можат соодветно да го прилагодат зглобот.
Фреквенцијата на удари на крилјата на инсектите со индиректни мускули на летот се одредува според силите на инерција на воздухот и масата кои се спротивставуваат на мускулната контракција. Мускулите на летот се контрахираат или целосно или воопшто не се должат на контракцијата предизвикана од истегнување. Меѓутоа, кога се менува амплитудата на крилјата на крилото или позицијата на крилото, кои се користат за контрола на летот, се менува отпорот на воздухот на крилото што се спротивставува на силата на контракција. Ова потоа ја менува фреквенцијата на ударот во крилото на инсектот. Во експериментот со муви фиксирани во градниот кош, зависноста на фреквенцијата на мавтање од механичките својства на целиот систем, што може да се сфати како систем на резонанца, може да се забележи со скратување на крилото или со мерење на крилото со восок.
Контролата на мускулите на летот може да биде крајно примитивна и да биде поврзана со известување за контакт со земјата на тарсиите на нозете на инсектот (како во случајот со мувата). За полетување, мувата едноставно скока од земјата, ниту една од нозете не известува за контакт со земјата, а мускулот на летот е започнат.
При слетување, една или повеќе нозе известуваат за контакт со земјата и мускулите на крилата се запрени. Ако мува е прицврстена за градниот кош без нозете да ја допираат земјата, нејзините крилја честопати се размавтуваат долго време.
Индиректните мускули на летање на муви и други инсекти се едно од ткивата што имаат најголема потрошувачка на енергија. Сликите со електронски микроскоп покажуваат екстремна густина на митохондриите, кои служат како „енергетски централи“ за сите клетки. Поради огромната количина на отпадна топлина произведена за време на летот, потребен е ефикасен систем за ладење. Пчелите и веројатно и мувите тука користат многу ефикасно ладење со испарување - исто како и цицачите. Инсектите го пумпаат хемолимфот, загреан од мускулите на летот во градниот кош, во главата и ја гушат капката течност што излегува од трупот, а потоа испарува. Кај мувите кои се прицврстени на горната страна на градниот кош, овој пад може да се забележи многу убаво по некое време. Склоноста на инсектите да летаат е значително намалена кога влажноста на воздухот е висока.
Мускули на директен лет
Директен погон се наоѓа кај попримитивните инсекти, како што се вилинските и мушичките. Крилјата се директно поврзани со антагонистичките мускули. Контролата на движењето при директен пристап до крилјата е аналогна на контролата на скелетните мускули кај 'рбетниците (на пр. Флексори/екстензори во мускулите на рацете). Контракциите се активираат директно од нервниот систем преку акционите потенцијали на моторните неврони. Како и при движење при одење, постојат одредени нервни врски во централниот нервен систем на такви инсекти, кои се нарекуваат и генератори на обрасци и кои генерираат однесување на контракција на мускулите на летот, како потенцијални дејства секвенци.
Техники за борба против воздухот
Неодамнешните студии за летот на вилински коњи покажаа дека вилинските коњчиња се во состојба да ја одржат својата позиција постојана во однос на главата и сложеното око на инсектот што сакаат да го нападнат. Како резултат, позицијата на вилинската кола што се приближува во окото на нејзината жртва останува постојана, а не се забележува напаѓачката вилинка. Понатаму, машките вилински коњи се борат меѓусебно со засилените предни рабови на своите крилја со цел да имаат поголеми шанси за репродукција со возење конкуренти.