Полёт насекомых

Считается, что из всех, известных в настоящее время видов живых существ приблизительно 3/4 их способны к полёту. Сюда входят птицы — их около 10 000 видов, летучие мыши — их около 600 видов и главным образом летающие насекомые — их насчитывается около 350 000 видов. К ним относятся стрекозы, бабочки, всевозможные жуки, мухи, комары, саранча, кузнечики и т. д.

Полёт многих насекомых отличается большим совершенством. Было отмечено, что крупная стрекоза-дозорщик из семейства коромысел не отставала от самолёта, летевшего со скоростью 144 км/час. По другим данным у стрекоз отмечалась скорость полёта, равная 96 км/час. У бабочек бражников максимальная скорость полёта доходит до 54 км/час. Стрекозы, слепни, бражники по скорости полёта могут быть сравнены с некоторыми птицами. Громадное большинство других насекомых летает гораздо медленнее.

Дальность полёта без посадки у некоторых насекомых, как например у саранчи, весьма велика. В данном случае имеется в виду перелёт саранчи через Красное море, при котором промежуточные посадки этих насекомых были невозможны. С промежуточными же посадками американская бабочка (Danais) при своих миграциях покрывает расстояние до 4000 км, как например при полёте из Мексики в Канаду и Аляску.

Некоторые насекомые способны создавать достаточную для полёта аэродинамическую силу при подъёме на большую высоту, хотя плотность воздуха там значительно меньше. Так, например, бабочки крапивницы и стрекозы залетают в седловину Эльбруса на высоту 5300 м.

Насекомые пользуются планирующим и машущим видами полётов. Некоторая часть их, как например поденки, может парашютировать. Для этого они, взлетев вертикально вверх на 1 ÷ 2 м, останавливают крылья в несколько приподнятом состоянии и медленно опускаются вертикально вниз.

Планирующий полёт у бабочек и стрекоз состоит в том, что они, прекратив махание крыльями, некоторое время скользят в воздухе, затем несколько раз ударяют крыльями и снова планируют.

Отдельные насекомые могут планировать в течение 4 ÷ 5 минут, а стрекозы даже парить, используя восходящие потоки воздуха от нагретой земли. Однако планирующий вид полёта, а тем более парящий полёт, у насекомых встречается редко.

Машущий полёт является основным видом полёта насекомых. Число взмахов в секунду сильно колеблется. У некоторых насекомых взмахи столь часты, что они сопровождаются гудением, жужжанием и писком.

Число взмахов в секунду:

Полёт насекомых

Комары «толкунчики», рой которых часто вьётся столбом, предвещая хорошую погоду, делают около 800 взмахов в секунду.

Управление полётом осуществляется исключительно посредством изменения углов наклона плоскости махания крыльев и изменением углов атаки крыла. Всякого рода «воздушные рули» в полёте у насекомых отсутствуют.

Большинство насекомых прекрасно маневрируют в воздухе. С полного хода они могут резко повернуть в сторону. У некоторых видов мух и других насекомых это достигается внезапным прекращением работы крыльев той стороны тела, куда насекомое должно повернуть, что вызывает своего рода резкий и далёкий прыжок летящего насекомого в сторону. Управляемым полётом хорошо владеют стрекозы: они при охоте за мелкими летающими насекомыми или драке между собой могут резко отклоняться в сторону и, следуя друг за другом, в точности повторять маневры впереди летящего насекомого. Кроме этого, стрекоза, преследуя ускользающую от неё вверх добычу, может взлетать на короткое расстояние вверх почти вертикально.

Не присаживаясь на цветок и запуская на лету в него хоботок, бражник может долгое время «висеть» перед цветком, покачиваясь из стороны в сторону, то

Полёт насекомых

Рис. 79. Профили крыльев у насекомых.

удаляясь от него, то, наоборот, приближаясь, подобно тому, как это делают крохотные птички колибри.

Некоторым насекомым доступен полёт назад, а также «стоячий полёт», при котором их туловище неподвижно висит в воздухе. У мух, сирфид и пчёл в это время энергично работают крылья, оставляя в воздухе силуэт в виде двух туманных полукругов. Из этого положения насекомое от времени до времени может внезапно перескочить в сторону так быстро, что уловить это глазом невозможно; можно лишь убедиться, что насекомое из прежнего места исчезло и появилось вновь в другом месте.

Наряду с этим часть насекомых плохо управляет своим полётом. Не умея в короткое время создать должную аэродинамическую силу, способную изменить направление полёта, они часто налетают на различные препятствия. К таким относятся навозные жуки, жуки- дровосеки и др. Крылья насекомых сплошные, поэтому они ближе к самолётным чем к птичьим. Они представляют собой гибкие, эластичные, чаще всего прозрачные хитиновые пластинки, имеющие в продольном направлении утолщения — жилки, играющие роль самолётных лонжеронов. В поперечном направлении также имеются жилки, укрепляющие крыло. Жилки прочнее других частей крыла, состоят также из хитина и наиболее концентрированы у передней кромки крыла.

Аэродинамический профиль машущих крыльев и их очертания в плане показаны на рисунках 79, 80.

Полёт насекомых

Рис. 80. Форма и количество крыльев у насекомых.

Размах крыльев у насекомых колеблется в больших пределах, начиная примерно с 2 мм и достигая у самого длиннокрылого насекомого — у американской бабочки «тизании» —

300 мм.

У ископаемых насекомых аэродинамические поверхности были ещё больше. Например, у стрекозы, найденной советским палеонтологом Ю. М. Залесским в пермских отложениях на Урале (Вишера), размах крыльев достигал 1,15 м.

В отличие от птиц плоскость махания крыльев у насекомых значительно отклоняется от вертикали.

В полёте движение конца крыла можно рассматривать двояко. С одной стороны, крыло перемещается относительно тела, с другой стороны, конец крыла перемещается относительно горизонтальной поверхности. Относительно тела крыло описывает своим концом характерную кривую в виде цифры восемь (рис. 81). При обычном горизонтальном полёте ось этой кривой наклонена к горизонту в среднем приблизительно на 45°. Для исследования восьмёркообразной кривой приклеивались

Как и всякому летательному аппарату, для полёта насекомого нужна подъёмная сила и тяга. Эти аэродинамические силы создаются крыльями. Аэродинамика полёта насекомых в настоящее время изучена мало, меньше, чем аэродинамика птиц.

кусочки сусального золота к концу крыла осы, закрепляли ее неподвижно и заставляли работать крыльями под прямыми лучами солнца. В воздухе блестящее золото вычерчивало восьмёрку подобно тому, как это

получается, когда горящим углем быстро машут в темноте.

По отношению к неподвижному наблюдателю крыло описывает своим концом волнообразную кривую, по своему виду напоминающую синусоиду (рис. 82).

Полёт насекомых

Рис. 81. Восьмёркообразная кривая, описываемая концом крыла насекомого.

Полёт насекомых

Рис. 82. Кривая, описываемая концом крыла насекомого.

В разных точках кривой, которую описывает машущее крыло, резко меняется наклон пластинки (профиля) крыла. При движении крыла вниз и одновременно вперёд наклон очень мал, крыло почти горизонтально. В восходящей части кривой (при взмахе вверх) наклон резко меняется и профиль крыла располагается почти вертикально. Ось вращения профиля близка к передней кромке крыла.

Для выяснения аэродинамических сил, возникающих при машущем полёте, необходимо знать углы, под которыми находится профиль крыла, относительно направления движения.

При взмахе, т. е. при движении по нисходящей линии синусоиды, в её нижней части профиль крыла, приобретая всё увеличивающийся угол атаки, испытывает большую аэродинамическую силу.

Крыло при взмахе вверх, т. е. переходя на восходящую линию синусоиды, резко меняет своё положение, переворачиваясь по оси переднего края и двигаясь с большей быстротой, чем при взмахе вниз, толчками получает силу тяги.

Таким образом, при движении вниз крыло, обладая подъёмной силой, поддерживает тело в воздухе; при движении крыла вверх крыло создаёт силу тяги.

В целях дальнейшего изучения полёта насекомых проводились интересные опыты над стрекозами по замене их собственных крыльев крыльями «протезами». Для этого у стрекозы обрезались все четыре крыла, оставались лишь маленькие культи, на которые наклеивались гуммиарабиком крылья другой стрекозы. Несмотря на такое механическое соединение крыльев, стрекозы продолжали несколько хуже, но все же летать.

В настоящее время исследования полёта насекомых и птиц успешно осуществляются с помощью скоростной киносъёмки, которая производится в специальных помещениях— инсектариях[1]. Замедленный просмотр результатов съёмки позволяет внимательно проследить за процессом махания, за малейшими поворотами и изгибами крыльев насекомых.

 

[1] Последнее время делаются попытки проводить съёмки в естественных условиях, в частности Ю. М. Залесским.

Смотрите также