Z pucołowatymi ciałami i małymi skrzydłami trzmiele nie mają reputacji swoich umiejętności lotniczych. Niezdarny sposób sprawił, że niektórzy naukowcy błędnie zasugerowali, że ich lot przeciwdziałał nawet aerodynamice. Ale to, czego brakuje im w elegancji, nadrabiają wysokością. Według nowych badań trzmiele teoretycznie mogły zdobyć szczyt Everest.
powiązana zawartość
- Zombees dotarły do Stanów Zjednoczonych
- Czy pszczoły mogą być szkolone w celu wykrycia raka?
- American Bumblebee Is Crashing, Too
Idea, że pszczoły mogą stać się doświadczonymi alpinistami, wydaje się nielogiczna. „Wspinasz się na górę, a jest zimno i ciężko oddychać. Nie ma tlenu. Dla owadów latających jest jeszcze gorzej”, mówi Michael Dillon , ekolog z University of Wyoming w Laramie . „Gęstość powietrza jest zmniejszona, więc ciężko jest wytworzyć siły przez trzepotanie skrzydłami. W powietrzu jest tylko mniej cząsteczek, które można by odpychać”.
Ale według Dillona i jego kolegi Roberta Dudleya, ekologa z University of California w Berkeley i Smithsonian Tropical Research Institute w Panamie, mądrze byłoby nie lekceważyć pszczół. Para spojrzała na limity lotów trzmieli i opublikowała dziś swoje wyniki w Biology Letters . „Ku naszemu zdziwieniu [pszczoły] mogą latać znacznie wyżej, niż się spodziewaliśmy”, mówi Dillon.
Latające owady są trudne do zbadania w terenie, a naukowcy niewiele wiedzą o ekstremalnych granicach pszczół lot. Mają jednak pewne wskazówki: pszczoły cieśli ( Xylocarpa varipuncta ) pochodzące z południowo-zachodnich Stanów Zjednoczonych mogą unosić się w środowiskach o niskiej gęstości powietrza charakterystycznych dla dużych wysokości. Unoszące się w powietrzu tropikalne pszczoły storczykowe mogą podnosić dwukrotnie ciężary, co jest kolejnym wskaźnikiem, że pszczoły mają nieco więcej umiejętności latania niż tylko umiejętność latania z jednego kwiatu na drugi.
Pszczoły te są gatunkami tropikalnymi lub nizinnymi, podczas gdy trzmiele są pospolitymi mieszkańcami alpejskich szlaków turystycznych od amerykańskich Gór Skalistych po Andy. „Wydaje się, że są naprawdę dobrzy w spędzaniu czasu na wysokich wysokościach” - mówi Dillon. Naukowcy zastanawiali się więc, jak ciężko pszczołom latać tam?
Trzmiel niezidentyfikowanego gatunku zbliża się do kwiatu rosnącego na wysokości około 6500 stóp (2000 metrów) w pobliżu Urumczi, w północno-zachodnich Chinach. (Zdjęcie: ME Dillon) W górach zachodnich Chin naukowcy schwytali sześć miejscowe samce trzmieli ( Bombus impetuosus ) w środowisku naturalnym na wysokości około 10, 660 stóp. Wsadzili pszczoły do komory hipobarycznej i stopniowo odsysali powietrze, symulując środowiska na wyższych wysokościach przy zmniejszonej gęstości tlenu i powietrza. „Po prostu wypompowując powietrze, możemy zmniejszyć całkowite ciśnienie barometryczne, które byłoby jak przenoszenie pszczoły na górę” - mówi Dillon.
Obserwowali zachowanie pszczół, nagrywali dźwięk, aby obliczyć rytmy skrzydeł i analizowali ruch skrzydeł na podstawie materiału wideo. Przeciętny trzmiel nadal mógł z powodzeniem unosić się na wysokości około 26 000 symulowanych stóp, a dwie pszczoły latały powyżej 29 527 stóp symulowanych - to jest około 500 stóp powyżej szczytu Mount Everest.
Trzmiel lecący w komorze hipobarycznej, w której ciśnienie powietrza jest mniej więcej równe ciśnieniu występującemu na wysokości 19 600 stóp (6000 metrów). (Wideo dzięki uprzejmości Michaela Dillona) Aby osiągnąć tak oszałamiające wysokości, każdy latający organizm (lub nawet helikopter) ma w zasadzie dwie opcje: szybciej bić skrzydłami lub zwiększać amplitudę uderzenia skrzydła, kąt, pod którym bicie skrzydeł. Szybsze trzepotanie skrzydłami byłoby dla pszczoły trudniejsze, ponieważ uderzają skrzydłami w dość unikalny sposób, więc najlepszą opcją dla pszczoły jest szersze pociągnięcie.
„Wyglądają prawie tak, jakby w pewnym sensie stąpali po wodzie, mówi Dillon.” Uderzają skrzydłami szerszym łukiem, tak że za każdym razem, gdy poruszają skrzydłami przez ten łuk, faktycznie popychają skrzydła o więcej cząsteczek niż inaczej by to zrobili. ”Zauważa, że istnieją inne subtelniejsze zmiany w ruchach skrzydeł, które mogłyby pozwolić im zwiększyć siłę, którą wytwarzają również ich skrzydła.
Cofnijmy się jednak o krok - w eksperymencie uczestniczyły pszczoły w słoiku, a ciśnienie powietrza i poziomy tlenu zmieniały się wokół nich. Ale co z wiatrem, zimnem, śniegiem i niezliczonymi innymi czynnikami, które sprawiają, że wspinanie się na górę jest tak niebezpieczne? Okazuje się, że pszczoły są odpornymi stworzeniami - Dillon znalazł trzmiele o wysokości 16 000 stóp. Na wysokich wysokościach, gdzie „są tylko głowy kwiatów wystających ze śniegu, trzmiele zapinają się tam i odwiedzają te kwiaty”, mówi Dillon . To, że latali, świadczy o zdolności pszczół do przystosowania się do takich zmian wysokości.
Dlaczego więc pszczoły mają tę zdolność? Wszystkie latające zwierzęta radzą sobie z wysokością na różne sposoby, ale zwykle mają nadwyżkę wydajności lotu, która pozwala im to zrobić. W przypadku pszczół i innych owadów „ta nadwyżka lotu jest naprawdę przydatna w przypadku ucieczki przed drapieżnikami” - mówi Dillon. Ptaki patrolujące niebo i pająki czające się na kwiatach, to niebezpieczny świat dla pszczół.
Pszczoły muszą również przenosić pyłek i nektar z powrotem do ula. „Pszczoły mogą być niezwykłym przypadkiem, ponieważ ich potrzeba podnoszenia ciężkich ładunków może dawać dodatkową korzyść polegającą na zwiększeniu zasięgu. Niekoniecznie byłyby w stanie wykonywać oba te zadania jednocześnie - a przynajmniej nie w tym samym stopniu”. mówi Richard Bomphrey, biolog z Uniwersytetu Londyńskiego Royal Veterinary College w Wielkiej Brytanii. Zasadniczo zdolność pszczół do wspinaczki na górę może być jedynie produktem ubocznym cech ewoluujących w celu usprawnienia zbierania pyłków.
Zrozumienie ograniczeń lotu pszczół oraz innych owadów i zwierząt może pomóc naukowcom przewidzieć wpływ zmian klimatu na ich zasięg. Oprócz lepszego zrozumienia ekologii owadów, badania w locie informują inżynierów próbujących budować małe latające roboty - które pewnego dnia mogłyby na przykład monitorować ruch lub badać miejsce katastrofy - o tym, jak najlepiej naśladować pszczoły i inne robaki.
„Ten artykuł jest eleganckim pokazem, w jaki sposób latające zwierzęta mogą zwiększyć swoje siły aerodynamiczne za pomocą prostych zmian kinematycznych” - mówi Bomphrey. Sugeruje, że inżynierowie mogą opierać się na tej samej strategii. Tak więc na więcej niż jeden sposób odkrycia przenoszą trzmiela na zupełnie nowy poziom.
