اكتشف طالب دكتوراه في جامعة تل أبيب أن الحشرات التي يقل حجمها عن ملليمتر واحد قادرة على التحرك عكس اتجاه الريح بفضل التكيفات الفريدة في أجنحتها وآليات طيرانها - وهو اكتشاف قد يحسن فعاليتها كمبيدات طبيعية.
جاي بريتزمان، زافيت – وكالة أنباء العلوم والبيئة
تتغير قوانين الفيزياء، ومعها تتغير قواعد الطيران المألوفة. تكاثر الحشرات الطائرة الصغيرة. تصوير: أمير ساريج
الحشرات هي أصغر الكائنات الطائرة على وجه الأرض. بعضها، بطول أقل من مليمتر واحد، قد بلغ حد التصغير. في عالم بهذا الحجم، تتغير قوانين الفيزياء، ومعها تتغير قواعد الطيران المألوفة. قدّم البحث في المؤتمر السنوي الخمسين للعلوم والبيئةويقدم الدليل على أن الحشرات المجهرية قادرة على الطيران، بل وتفعل ذلك ضد اتجاه الريح.
طالب الدكتوراه أمير ساريج، من مختبر البروفيسور جال ريباك، كلية علم الحيوان في جامعة تل أبيب، وزميل برنامج الواجهةدرس طيران بعض أصغر الحشرات، بما في ذلك الدبابير الطفيلية، والمن، والكامبيوم، والتربس. كان هدف بحثه فهم كيفية ارتفاع هذه المخلوقات الصغيرة في الجو، والأهم من ذلك، ما إذا كانت قادرة على التحكم في اتجاه طيرانها، أم أن الرياح تحملها وتجرفها ببساطة.
لاختبار ذلك، أُنشئ نظام تجريبي في المختبر يتضمن نفقًا هوائيًا مُصممًا خصيصًا لطيران الحشرات مزودًا بنافذة مراقبة. هناك، سُجلت حركة أجنحتها وطريقة طيرانها. وما فاجأنا حقًا: "لاحظنا أنها تميل إلى الطيران عكس اتجاه الريح"، حتى عندما كانت سرعة الرياح أعلى من سرعتها في الطيران. يقول ساريج: "لم يكن هذا ما توقعناه".
أجنحة تشبه المشط
تنبع هذه القدرة على الطيران عكس اتجاه الرياح من سلسلة من التكيفات الهيكلية والحركية التي طورتها الحشرات خلال تطورها. من بين أمور أخرى، بدلاً من الأجنحة المغلقة، تمتلك بعض أنواع الحشرات الصغيرة أجنحة مغلقة فقط عند القاعدة بزخارف تشبه المشط على الحواف. تمتلك أنواع أخرى شبكة من الشعيرات الرقيقة الكثيفة تحل محل الأجنحة المغلقة تمامًا، مما يقلل من كتلة الجناح ويسهل رفرفته، دون فقدان القدرة على تحريك تدفق الهواء حول سطحه. يمكن تشبيه هذا برفرفة المشط - وهو عمل أسهل من رفرفة ورقة مغلقة.
بالإضافة إلى ذلك، تستخدم بعض الحشرات آلية طيران تُسمى "التصفيق والقذف". في هذه الوضعية، تُضغط الأجنحة معًا ثم تُفتح فجأةً على الجانب المواجه لاتجاه الحركة، مما يُحدث تيارًا هوائيًا مفاجئًا يُساهم في الرفع. ومن الآليات الأخرى الموثقة في الملاحظات الحركة الدائرية للجناح، التي تُذكرنا بحركة التجديف. يوضح ساريج: "هذه الحركة، التي تبدو وكأنها ترسم هلالًا، تزداد وضوحًا كلما صغر حجم الحشرات. فمن المرجح أنها تدفع نفسها بنفسها".
حشرات صغيرة جدًا. منّ التبغ. تصوير: أمير ساريج
انظر بعيدا
بالإضافة إلى التحديات الجسدية، تواجه الحشرات أيضًا قيودًا حسية شديدة. فعلى عكس أعيننا "العادية"، التي تتكون من عدسة واحدة، تمتلك الحشرات عيونًا مركبة تتكون من عدد كبير جدًا من الوحدات الصغيرة. كلما صغر حجم الحشرة، صغرت عيونها المركبة، وانخفض عدد الوحدات التي تحتويها. هذا يعني أن مدى رؤيتها محدود للغاية. ومع ذلك، في سلسلة من التجارب، وُجد أن الدبور الطفيلي الصغير (إريتموسيروس موندوس)يبلغ حجم هذا الجهاز حوالي 0.7 ملم، وهو قادر على اكتشاف الأهداف البصرية، مثل الأشعة فوق البنفسجية، والتحرك نحوها.
أظهرت عمليات المحاكاة باستخدام النتائج التجريبية أنه كلما كان الهدف أكبر، تكتشفه الحشرات من مسافة أبعد. ومع ذلك، ينخفض معدل الهبوط الناجح عليه. ويرجع ذلك على الأرجح إلى أنه عند زيادة مساحة الهدف، تكتشفه حتى الحشرات البعيدة، ولكن لا تتمكن جميعها من التغلب على الرياح في رحلتها نحوه. ومع ذلك، كلما زادت قدرة الحشرة على الطيران الجوي، وطال أمد تحمّلها للطيران، زادت فرصة وصولها إلى الهدف حتى مع وجود عائق في الرياح.
خلال عمليات الرصد، ظهرت نتيجة أخرى تُشير إلى سلوك مُتعمد: إذ زادت الدبابير من سرعة طيرانها عند الطيران عكس اتجاه الريح، كما لو كانت تحاول تعويض مقاومة تيار الهواء. حتى عندما اختلف اتجاه الريح عن اتجاه مصدر الضوء، سُجِّل تفضيل ثابت للطيران عكس اتجاه الريح. يُشير هذا السلوك إلى آلية ملاحة فريدة.
الحشرات الصغيرة الأربع. تصوير: البروفيسور غال ريباك وأمير ساريج
الذهاب ضد الريح
إحدى فرضيات تفضيل الطيران عكس اتجاه الريح هي أن الرياح تساعد الحشرات على تمييز الروائح في بيئتها. فإذا كانت الحشرة تطير مع اتجاه الريح، فإن جزيئات الرائحة تتحرك معها أيضًا، فتلتقط جزيئات رائحة أقل. في المقابل، يسمح الطيران عكس اتجاه الريح للحشرة بالتعرض للمعلومات المحمولة جوًا وتوجيه نفسها بناءً عليها.
من الدراسة ظهرت نتائج إضافية مثيرة للاهتمام حول الدبابير الطفيلية. في نفق الرياح بالمختبر، تمكّن الدبور من التقدم للأمام ضد سرعات رياح تصل إلى 0.32 متر في الثانية. أما إذا تجاوزت هذه السرعة، فلم يتمكن من التقدم للأمام وانجرف للخلف. قُيست سرعته الجوية بمتوسط حوالي 0.34 متر في الثانية، وهي قيمة تُعتبر منخفضة مقارنةً بالرياح التي تهب خارج جدران المختبر والتي تُميّز المناطق المفتوحة. عند قياس سرعة الرياح في الموائل الطبيعية للحشرات، اتضح أنها تضعف كلما اقتربت من الأرض أو من النباتات الكثيفة. هذه الظاهرة، المعروفة باسم الطبقة الحدودية، تسمح للحشرات الصغيرة بالطيران في منطقة تكون فيها الرياح أقل وضوحًا، مما يُحسّن قدرتها على التحكم في حركة الهواء.
قد يكون لهذه النتائج آثار مهمة على الزراعة أيضًا. تُعدّ الحشرات، مثل الدبابير الطفيلية، جزءًا لا يتجزأ من أنظمة المكافحة البيولوجية للآفات، وخاصةً في محاصيل الدفيئات الزراعية. إن فهم أنماط طيران هذه الحشرات وتنقلها قد يُساعد في إطلاقها بدقة وفعالية، ويُحسّن فاعليتها كمبيدات طبيعية. تُقدّم الدراسة منظورًا جديدًا لانتشار الحشرات الصغيرة في الحقل: فهي لا تطفو مع الريح فحسب، بل إن طيرانها هادف ونشط وفعال، حتى في الظروف التي تتطلب منها التأقلم مع الرياح القوية. لقد اتضح أنه حتى عندما تكون صغيرًا جدًا لدرجة أنك بالكاد تُرى، لا يزال بإمكانك الإقلاع واختيار اتجاه والتحليق عكس الريح.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
