Bogarat tolláról

Az állatok esetében a repülés sebessége egyenes arányban áll a test méretével, kivételt képeznek azonban a miniatűr tollas szárnyú bogarak, ők olyan gyorsak, mintha a valódi méretüknél háromszor nagyobbak lennének. A Paratuposa placentis nevű bogár mindössze 395 mikrométer (vagyis kevesebb mint 0,4 milliméter, akkora, mint egyes amőbák!), ezzel a rovarvilág legapróbb képviselői közé tartozik. A szárnyai azonban speciális felépítésűek, és amint egy új, a Nature-ben megjelent tanulmányból kiderül, speciális működésűek is.

Míg az emberi technológia miniatürizálása csak napjainkban terjed el igazán, az élővilágnak már réges-rég sikerült megoldani az ezzel járó kihívásokat. A rovarvilágban már több százmillió éve elindult ez a folyamat, a különféle ökológiai nyomások hatására egészen a 0,2 milliméteres mérettartományig létezett repülni képes rovar.

Azonban az ilyen apró termetnél már fontos változásokra van szükség ahhoz, hogy e képesség ne vesszen el. Az egyes képviselőivel hazánkban is honos paránybogárfélék (Ptiliidae) családja körében ennek okán alakult ki a hártya helyett tollra emlékeztető szárny, amellyel az aprócska repülőizmok is képesek előrehajtani a bogarat. A moszkvai Lomonoszov Egyetem kutatói egy ilyen paránybogár vizsgálatával tárták fel azt, hogy miként is repül a tollas szárnyain az állatka. (A tollas szárny egyébként számos mini rovarnál, egymástól teljesen függetlenül, konvergens evolúció révén többször is kifejlődött.)

A paránybogarak számára a levegő már folyadékként viselkedik, és a légellenállás már súlyos hatást fejt ki rájuk nézve. A kutatók nagy sebességű videókamerákkal rögzítették, miként száll fel és repül ez az apróság, s ebből igyekeztek kideríteni, hogy voltaképpen mi is az előnye a hártya helyett a tollszerű szárny használatának. A felvételek, valamint mikroszkópos vizsgálatok alapján modellezték is a bogárka repülését, és pontos számításokat végeztek arról, miként lehet képes legyőzni a légellenállás jelentette kihívásokat.

Kiderült, hogy egészen más típusú szárnycsapásokkal repül, mint a többi rovar: az előre-hátra mozdulatok helyett nyolcas alakban mozgatja a szárnyait, és a nyolcas tetején és alján is „tapsol” velük, ezzel csökkentve az ellenállást. Az is kiderült, hogy a szárnyfedők is részt vesznek a repülésben (a bogár hátán ezeket a kemény, íves kitinfedeleket látjuk, amelyek alatt rejtőzik a sérülékeny hártya, vagyis maga a szárny), segítségükkel egyensúlyozza ki magát az apró bogárka, a szárnyfedők mozgása nélkül erősen billegve.

A tollszerű szerkezet tízszer könnyebb a hártyánál, így az azonos hatásfokú mozgatásához sokkal kevesebb izomra van szükség, miközben a levegő nem nagyon tud átáramlani a toll szálacskái közt, ahogy a madárszárnyak tollainak finom szerkezetén se jut át. Ezzel a minibogár szárnytollacskái aerodinamikai szempontból nagyon jól teljesítenek.

A kutatók, bár most csak egy apróságot vizsgáltak, úgy vélik, az elvek hasonlóak lehetnek más, tollas szárnyú bogarak repülésében is, és ez a tulajdonságuk lehet talán annak is a magyarázata, hogy világszerte elterjedtek e bogarak. A szárnyakról feltárt tulajdonságok pedig majd ember alkotta mini repülő szerkezetek tervezésében is segítséget nyújthatnak.