Pozoruhodný hmyz zahanbuje ľudské lietajúce stroje
PO SKONČENÍ vojny majú novinári a vojenskí experti vo zvyku jasať nad dômyselnosťou vojenskej výzbroje. Vychvaľujú výkony „chytrých bômb“, laserom riadených striel s plochou dráhou letu a útočných helikoptér s nebývalou — a smrtiacou — schopnosťou manévrovať. Bezpochyby, dôvtip, ktorý odzrkadľujú tieto zbrane, je často pozoruhodný. No takéto chválospevy na mašinériu smrti zriedkavo uznávajú jednoduchú skutočnosť: Aj najmodernejšie lietajúce divy vytvorené ľuďmi majú primitívnu konštrukciu v porovnaní s maličkými letúnmi, ktorými oplýva stvorenie.
Uvažujme o riadenej strele. Podľa novín The Wall Street Journal „je dráha riadenej strely vopred určená orientačnou mapou prevedenou do číselnej sústavy a uloženou do procesoru počítača. Transfokátor a elektronické senzory ju udržiavajú v kurze, keď hladko kĺže vysokou subsonickou rýchlosťou nízko nad terénom.“ Znie to poriadne zložito, však? No pre porovnanie teraz uvažujme o skromnom hmyze — o kutavke včelej.
Maličký kartograf
Ben Smith, technický redaktor časopisu BYTE o počítačoch, nedávno napísal: „V porovnaní s kutavkou je riadená strela vyslovene hlúpa.“ Prečo? Pretože riadenú strelu možno i napriek jej technickej vybavenosti veľmi ľahko zmiasť. B. Smith o tom píše: „Jednoducho presuniete cieľ a necháte tam atrapu. Pretože riadená strela sa pri zasiahnutí svojho cieľa zničí, nikdy nezistí, že urobila chybu.“
Zmiasť kutavku — to je už iná vec. Pokúšal sa o to jeden biológ, ktorý sa zaoberá štúdiom tohto druhu hmyzu. Všimol si, že stovky ich žijú v množstve rovnakých dier pozdĺž malého úseku pobrežia. Počkal, kým jedna z nich odletí, a potom rýchle zakryl otvor do jej obydlia pieskom. Potom čakal, aby sa presvedčil, či hmyz nájde znova svoju dieru. Bol prekvapený, keď kutavka neomylne pristála pri zakrytom vchode a odhrabala ho! Všimol si, že vždy, keď kutavka odlieta alebo sa vracia, poletuje nad svojou dierou, akoby robila určitý prieskum terénu. Biológ bol zvedavý, či si hmyz môže zapamätať okolité poznávacie znaky, a tak si vytvoriť v pamäti akýsi druh mapy.
Aby si overil túto teóriu, opäť zasypal dieru a zmenil aj okolie tak, že premiestnil niektoré borovicové šišky ležiace okolo. Keď sa kutavka vrátila späť, preskúmala ako obyčajne okolie zo vzduchu, a potom pristála na nesprávnom mieste! Chvíľku bola zmätená. Potom sa znova vzniesla, no vyššie, a podnikla ďalší prieskum okolia. Bolo zjavné, že perspektíva z väčšej výšky poskytla malému hmyzu viaceré orientačné znaky, pretože hneď našla svoj zakrytý vchod a zase ho odhrabala.
Počítač umiestnený v riadenej strele môže stáť až milión dolárov a mať hmotnosť takmer 50 kilogramov. Kutavka včelia má mozog veľkosti špendlíkovej hlavičky. Ben Smith dodáva: „Kutavka môže tiež chodiť, hĺbiť, objaviť a získať korisť, a nájsť si partnera (čo by v prípade riadenej strely znamenalo katastrofu).“ B. Smith prichádza k tomuto záveru: „Aj keď tohtoročné vysokovýkonné stroje do značnej miery predčia modely z predchádzajúceho roka, ešte stále sa výraznejšie nepriblížili k výkonu maličkého mozgu kutavky včelej, nehovoriac už o výkone ľudskej mysle.“
Obdivuhodné krídla
To isté možno povedať o najmodernejších, človekom vyrobených lietajúcich strojoch, ako sú napríklad útočné helikoptéry. Robin J. Wootton, anglický entomológ-paleontológ, strávil vyše dve desaťročia štúdiom spôsobov, akými hmyz lieta. Nedávno napísal do časopisu Scientific American, že niektorý hmyz „je ukážkou prekvapujúcich výkonov vzdušnej akrobacie. Napríklad mucha domová dokáže znížiť rýchlosť letu, vznášať sa na jednom mieste, obrátiť sa takmer na mieste, letieť chrbtom dolu, kľučkovať, robiť premety a pristáť na strope — a to všetko v zlomku sekundy.“
Čo však umožňuje týmto malým letúnom takto predčiť výkony lietadiel zostrojených človekom? Väčšina lietadiel má gyroskop, ktorý im pomáha udržiavať rovnováhu pri manévrovaní. Muchy majú vlastnú verziu gyroskopu — kyvadielka, výrastky tvaru páčky práve tam, kde má ostatný hmyz zadné krídla. Tieto výrastky sa pohybujú súčasne s krídlami. Usmerňujú let a udržiavajú rovnováhu, keď hmyz poletuje sem a tam.
No podľa entomológa Woottona sú krídla hmyzu skutočným tajomstvom. Píše, že keď bol v šesťdesiatych rokoch absolventom vysokej školy, tušil už, že krídla hmyzu sú „omnoho viac než iba abstraktnými vzormi žiliek a blankami“, ako sú často zobrazované. Hovorí: „Každé krídlo mi pripadá ako vynikajúce dielo miniatúrneho inžinierstva“.
Napríklad dlhé žilky v krídle hmyzu sú v skutočnosti pevné rúrky spevnené maličkými, vzduchom naplnenými kanálikmi nazývanými trachey. Tieto ľahké, tuhé nosníky sú vzájomne spojené priečnymi žilkami. Takto vytvorený vzor je viac než iba pekný; podľa Woottona sa podobá priehradovým nosníkom a rámovej konštrukcii, ktorú používajú stavební inžinieri na zvýšenie pevnosti a tuhosti.
Na tejto zložitej nosnej konštrukcii je natiahnutá blanka, ktorej vedci ešte úplne nerozumejú okrem faktu, že je mimoriadne pevná a ľahká. Wootton hovorí, že natiahnutie tohto materiálu na mriežkovanie krídla spôsobí, že krídlo je pevnejšie a tuhšie. Veľmi sa to podobá tomu, keď umelec na rozviklaný drevený rám natiahne plátno a rámu to dodá tuhosť.
No krídla nesmú byť príliš tuhé. Musia vydržať obrovské tlaky vznikajúce rýchlym mávaním a musia byť pripravené zniesť mnohé kolízie. Skúmaním krídel v priečnom reze Wootton zistil, že mnohé sa od základne k okraju stenčujú, a tak sú pri okrajoch pružnejšie. Píše: „Krídla vo všeobecnosti nereagujú na nárazy tvrdým odporom, ale poddajnosťou a rýchlym návratom do pôvodného stavu, podobne ako trstina vo vetre.“
Azda ešte pozoruhodnejšie je to, že krídlo môže počas letu meniť tvar. Vtáčie krídla robia pravdaže to isté, ale vtáky používajú na zmenu tvaru krídla svaly, ktoré majú v krídlach. Hmyz má svaly iba v základni krídla. V tom sa krídla hmyzu podobajú plachte na člne. Aby sa menil tvar, ovládanie musí vychádzať zo základne, od mužstva dole na palube, čiže od svalov v hrudi hmyzu. Wootton poznamenáva: „No krídla hmyzu sú vytvorené omnoho jemnejšie ako plachty, a rozhodne zaujímavejšie... Obsahujú tiež tlmiče nárazov, protizávažia, mechanizmus zabraňujúci zväčšovaniu malých trhlín a mnohé ďalšie jednoduché, ale nanajvýš účinné zariadenia. Každé z nich zvyšuje aerodynamickú účinnosť krídla.“
Vztlak — kľúčová zložka letu
Všetky tieto a mnohé ďalšie súčasti konštrukcie krídla umožňujú hmyzu ovládať ho tak, aby sa dosiahla kľúčová zložka letu — vztlak. Wootton opisuje vyše pol tucta zložitých spôsobov, ako hmyz pohybuje krídlami na vytvorenie vztlakovej sily.
Marvin Luttges, inžinier zaoberajúci sa kozmickými letmi, strávil desať rokov štúdiom letu vážok. Tento hmyz vytvorí takú vztlakovú silu, že americký časopis National Wildlife nedávno opísal tento spôsob letu ako „aerodynamický zázrak“. Luttges pripevnil drobučké závažia na jeden druh vážky a zistil, že tento malý hmyz bez námahy dokázal letieť s dvakrát až dva a polkrát väčšou záťažou, ako sám váži. To znamená, že vzhľadom na svoju veľkosť môžu tieto malé stvorenia zodvihnúť trikrát viac ako najvýkonnejšie lietadlá skonštruované ľuďmi!
Ako to dokážu? Luttges a jeho spolupracovníci zistili, že pri každom mávnutí vážka trochu pootočí krídlo, a tak vytvorí na hornom povrchu krídla maličké vzdušné víry. Toto zložité využívanie javu, ktorý inžinieri nazývajú premenlivé prúdenie, je veľmi odlišné od toho, ako lietajú lietadlá vyrobené ľuďmi; tie sú závislé od stáleho prúdenia vzduchu. No je to práve schopnosť vážky „využiť silu vzdušného víru“, ako to uvádza časopis National Wildlife, ktorá umožňuje taký „pozoruhodný vztlak“. Americké vojenské letectvo i námorníctvo financujú a podporujú Luttgesovu prácu. Ak by mohli lietadlá využiť podobné princípy, mohli by omnoho ľahšie vzlietnuť a pristávať na oveľa kratších pristávacích dráhach.
Dosiahnuť však manévrovaciu schopnosť vážky, to by bola úplne iná úloha. Časopis National Wildlife uvádza, že hneď ako podnikne vážka svoj prvý let, dokáže „okamžite zázraky, ktoré jej dnešní najdômyselnejší piloti môžu iba závidieť“.
Teda nie div, že R. J. Wootton prichádza k takémuto záveru: „Čím lepšie chápeme činnosť krídel hmyzu, tým sa javí ich konštrukcia jemnejšia a krajšia.“ Dodáva: „Zatiaľ majú iba malú, ak vôbec nejakú, technickú obdobu.“
„Zatiaľ.“ Toto jedno slovo odkrýva optimistické — ak nie opovážlivé — ľudské presvedčenie, že ak by mal človek dostatok času, skutočne by dokázal presne napodobniť akékoľvek dielo Stvoriteľa. Niet pochýb, že človek bude aj ďalej vytvárať pozoruhodné, dômyselné napodobeniny toho, čo nachádza v prírode. No mali by sme pamätať na jedno. Napodobniť je jedna vec; ale vytvoriť — to je niečo úplne iné. Tak ako to povedal pred vyše 30 storočiami múdry muž Jób: „Prosím, spýtaj sa domácich zvierat, a tie ťa poučia; a tiež okrídlených nebeských tvorov, a ony ti to povedia. Kto medzi týmito všetkými by dobre nevedel, že to urobila ruka Jehovu?“ — Jób 12:7, 9.