Čmrlji let in energetska učinkovitost

V današnjem Zbritoffu bomo govorili o čmrljih, natančneje njihovem letenju, raziskovanju katerega se je posvetila znanstvena skupina iz Univerze v Kaliforniji, izsledke raziskave pa so objavili v reviji Science Advances.

Čmrlji med nabiranjem nektarja pogosto letijo tako, da prenašajo velika bremena; prenašajo lahko namreč do 77 odstotkov svoje telesne mase. Dosedanje raziskave so predvidevale, da se poraba energije med letenjem linearno povečuje s težo, ki jo čmrlji nosijo. Raziskovalci in raziskovalke so v tej raziskavi ugotovili, da to ne drži vedno.

V raziskavi je sodelovalo 30 čmrljev delavcev, raziskovalci in raziskovalke pa so v merilni komori spremljali njihov let. Pred letom so čmrlji na sebi že imeli nabran nektar, nekaterim osebkom pa so pred letom naložili še dodatno breme v obliki kovinske žičke. 

Raziskovalci in raziskovalke so spremljali frekvenco in amplitudo zamahov s krili. Ob tem so istočasno merili še količino ogljikovega dioksida, ki so ga čmrlji proizvedli. Ker čmrlji kot svoj vir energije uporabljajo skoraj izključno ogljikove hidrate, je njihovo porabo energije mogoče izmeriti z merjenjem proizvedenega ogljikovega dioksida. Po testu v komori je raziskovalna skupina čmrlje še za nekaj ur osamila, da so ti porabili zaloge nektarja. Tako so raziskovalci lahko izračunali maso čmrljev in težo nektarja, ki so jo ti nosili pred testiranjem.

S tem poskusom je raziskovalna skupina želela ugotoviti, koliko energije porabijo čmrlji med letom z težkim in lahkim bremenom ter kako se poraba energije spreminja s težo bremena. Pri osebkih z večjim bremenom se je amplituda zamahov s krili povečala v vseh primerih, pri čemer pa se ni nujno povečalo tudi število zamahov. Zanimiv je še podatek, da poraba energije pri čmrljih ni bila odvisna od amplitude zamahov, pač pa samo od njihovega števila. To torej pomeni, da se poraba energije pri letu z večjim bremenom ni vedno povečala do pričakovane mere.

Rezultati raziskave kažejo na to, da nekateri čmrlji ob letenju z težkim bremenom ne ustvarijo večje hitrosti s pogostejšimi zamahi kril, pač pa izberejo nek drug mehanizem, s katerim povečajo ustvarjeno silo. Raziskovalna skupina pri tem ni ugotovila izvora te dodatne sile, predvidevajo pa, da čmrlji ustvarijo dodatne aerodinamske sile, ki povečajo vzgon in čmrljem pomagajo ostati v zraku. Ta način letenja je energijsko varčen, raziskovalna skupina pa predvideva, da s sabo prinese  druge, negativne posledice. Proizvodnja sile bi lahko namreč zmanjšala stabilnost ali manevrabilnost med letom, ali pa negativno vplivala na kak drug dejavnik.

Odkritje, da je poraba energije močno povezana s številom zamahov s krili, pomeni, da bo sedaj takšne raziskave porabe energije mogoče izvajati na čmrljih v njihovem naravnem okolju s preprosto uporabo kamere in štetjem zamahov s krili. Hkrati raziskava kaže na to, da je vedenje čmrljev veliko bolj fleksibilno, kot so predvidevali do sedaj, saj lahko prilagajajo način letenja, ki ga bodo uporabili.

S čmrlji je letala Kaja.