Ένα μικροσκοπικό σκαθάρι μεγέθους μόλις 0,3 χιλιοστών μπορεί να πετάξει τόσο γρήγορα όσο έντομα που έχουν τρεις φορές το μέγεθός του. Τώρα, μια σειρά από εξαιρετικά ακριβείς παρατηρήσεις έδειξαν πώς αυτά τα σκαθάρια πετούν τόσο γρήγορα - και εξοικονομούν πολλή ενέργεια.

Όπως αναφέρει η νέα έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο Nature, "η ταχύτητα έχει θετική συσχέτιση με το μέγεθος του σώματος στα ζώα". Με άλλα λόγια, όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα, τόσο μεγαλύτερη τείνει να είναι η ταχύτητα, ειδικά όταν μιλάμε για ιπτάμενα έντομα.

Ωστόσο, τα πράγματα γίνονται περίεργα όταν οι διαστάσεις αρχίζουν να γίνονται μικροσκοπικές. Αυτό συμβαίνει επειδή τα πολύ μικρά ιπτάμενα έντομα υποφέρουν πολύ περισσότερο από την επίδραση του ιξώδους του ίδιου του αέρα. Επιπλέον, η τριβή μεταξύ των φτερών και του αέρα προκαλεί τεράστιο ενεργειακό κόστος για το έντομο.

Εικόνα: Farisenkov et al. / Nature, 2022

Αποδεικνύεται ότι τα μικρά σκαθάρια του είδους Paratuposa placentis Τώρα, οι ερευνητές παρατήρησαν αυτά τα σκαθάρια με κάμερες υψηλής ταχύτητας. Τα πλάνα συνδυάστηκαν με μοντέλα υπολογιστών για να εντοπιστεί η πορεία των φτερών και του σώματος των εντόμων.

Όπως δείχνει το παρακάτω βίντεο, η P. placentis έχει ένα ασυνήθιστο μοτίβο χτυπήματος των φτερών, σχηματίζοντας κάτι σαν "8" στον αέρα. Επιπλέον, τα φτερά αυτού του είδους είναι τροποποιημένα και έχουν τρίχες αντί για μεμβράνες. Σύμφωνα με την έρευνα, αυτό επιτρέπει μια πιο αποτελεσματική πτήση, μειώνοντας τις επιδράσεις του αέρα στα φτερά.

Κινηματογράφηση μικροσκοπικών σκαθαριών

Οι συγγραφείς συνέλαβαν το P. placentis Στη συνέχεια, η ομάδα τοποθέτησε τα ζώα σε έναν διαφανή θάλαμο μέσα στο οπτικό πεδίο τεσσάρων συγχρονισμένων καμερών, δύο από τις οποίες διέθεταν τεχνολογία για κινηματογράφηση υψηλής ταχύτητας.

Επιπλέον, το κουτί με τα σκαθάρια έλαβε δύο τύπους φωτισμού: λέιζερ και υπέρυθρες λυχνίες LED, όπως φαίνεται στην παρακάτω εικόνα:

Εικόνα Τμήμα Εντομολογίας / Κρατικό Πανεπιστήμιο Λομονόσοφ της Μόσχας

Στη συνέχεια, οι συγγραφείς δημιούργησαν τρισδιάστατες αναπαραστάσεις της κίνησης των φτερών και εφάρμοσαν μοντέλα υπολογιστών για να κατανοήσουν πώς τα μικροσκοπικά φτερά αλληλεπιδρούν με τον αέρα.

Με τα γεμάτα τρίχες φτερά των ζώων, η ομάδα ανακάλυψε ότι αυτά τα σκαθάρια μπορούν να "διαπερνούν τον αέρα" και ακόμη και οι μικρότερες τρίχες μπορούν να έχουν ακόμη μικρότερα κλαδιά.

Έτσι, το μικρό σκαθάρι έχει έναν εντελώς νέο μηχανισμό πτήσης που πρέπει να ανακαλυφθεί: δύο πλήρεις κινήσεις προς τα κάτω που το ωθούν προς τα πάνω και δύο μικρότερες κινήσεις προς την αντίθετη κατεύθυνση.

Σύμφωνα με την έρευνα, ο μηχανισμός αυτός βοηθά στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα έντομα προσαρμόστηκαν στην εξελικτική σμίκρυνση χωρίς να καταλήξουν να έχουν παράλογες ενεργειακές δαπάνες που θα τα οδηγούσαν γρήγορα στην εξαφάνιση.