Pozoruhodný hmyz zahanbuje lidské létající stroje
KDYŽ skončí nějaká válka, mají novináři a vojenští experti sklon chlubit se vyspělostí moderní výzbroje. Vynášejí vlastnosti „chytrých bomb“, řízených střel s plochou dráhou letu, které se na cíl navádějí laserem, a také neslýchané manévrovací schopnosti a smrtící účinky útočných helikoptér. Důmyslnost těchto zbraní je často bezpochyby pozoruhodná. Ale takové květnaté opěvování smrtonosné techniky jen zřídka uzná jednoduchou pravdu: I ty nejvyspělejší z lidských leteckých zázraků jsou konstrukčně primitivní ve srovnání s drobnými létajícími stroji, jimiž se hemží celé stvoření.
Uvažujme o střele s plochou dráhou letu. Podle časopisu The Wall Street Journal „dráhu střely s plochou dráhou letu určuje digitálně zpracovaná referenční mapa, která je uložena v procesoru počítače. Transfokátorový objektiv a elektronické senzory ji udržují na správném kursu, když letí těsně nad terénem vysokou subsonickou rychlostí.“ To zní velmi složitě, že? Ale uvažujme nyní pro porovnání o nenápadném hmyzu — o květolibovi včelím.
Maličký kartograf
Ben Smith, který pracuje jako technický redaktor časopisu BYTE zaměřujícího se na počítače, nedávno napsal: „Střela s plochou dráhou letu je ve srovnání s květolibem včelím neskonale hloupá.“ Proč? Tuto střelu lze totiž i přes veškeré její technické výkony poměrně snadno obelstít. Smith o tom říká: „Stačí pohnout cílem a na jeho místě nechat pouze maketu. Střela s plochou dráhou letu při zničení cíle zničí i sama sebe, a tak nikdy neodhalí, že udělala chybu.“
Obelstít květoliba včelího je však věc jiná. Pokoušel se o to jeden biolog, který se zabývá studiem tohoto hmyzu. Povšiml si, že stovky květolibů žily v určitém společenství a vytvářely si totožné díry na malém úseku pláže. Počkal, až jeden květolib odletěl, a hned pískem rychle zakryl vchod jeho domova. Pak vyčkával, zda tento hmyz bude moci svou díru nalézt. K jeho překvapení květolib dosedl neomylně u zakrytého vchodu a prohrabal se dovnitř! Biolog mohl pozorovat, že květolib včelí před odletem od svého hnízda nebo při příletu nad ním obvykle provedl jakýsi průzkumný let, a tak se biolog zajímal o to, zda si tento hmyz snad nesnaží zapamatovat charakteristické rysy okolí, zda si v hlavě nevytváří jakousi mapu.
Svou teorii vyzkoušel tak, že díru opět zakryl, a tentokrát přeskupil několik borovicových šišek, které ležely kolem. Jako obvykle květolib při návratu domů provedl ve výšce průzkumný let a pak dosedl na špatné místo! Chvíli byl zmaten. Pak vzlétl a provedl další průzkumný let — ale tentokrát ve větší výšce. Mohl teď problém pozorovat z nové perspektivy, a tak se patrně mohl zorientovat podle některých stabilnějších bodů, protože svou skrytou díru okamžitě našel a opět se k ní prohrabal.
Počítač ve střele s plochou dráhou letu může stát až milión dolarů a váží téměř 50 kilogramů. Květolib včelí používá mozek o velikosti asi špendlíkové hlavičky. Ben Smith dodává: „Květolib včelí může také lézt, hrabat, objevit kořist a přelstít ji svou taktikou a najít si druha (pověřit takovým úkolem raketovou střelu by skončilo katastrofálně).“ Smith dochází k závěru: „I když vysoce výkonné modely z tohoto roku mnohonásobně překonají modely z roku minulého, stále se svými výkony nijak zvlášť nepřiblíží k výkonnosti mozku prostého květoliba včelího, nemluvě již o výkonnosti lidské mysli.“
Podivuhodná křídla
Totéž lze říci o technicky nejvyspělejších letadlech, například o útočných helikoptérách. Anglický vědec Robin J. Wootton se zabývá paleontologií hmyzu a více než dvě desetiletí věnoval studiu letu hmyzu. Nedávno napsal v časopise Scientific American, že některé druhy hmyzu „předvádějí úžasnou vzdušnou akrobacii. Například mouchy domácí dokáží v rychlém letu zpomalovat, vznášet se na místě, dělat obraty téměř na místě, letět na zádech, dělat přemety, za letu se kolébat a dosednout na strop — a to ve zlomku sekundy.“
Co umožňuje těmto drobným ‚letounům‘, aby svými výkony překonávaly lidmi vytvořená letadla? Pro udržení stability při manévrování používá většina letadel gyroskop. Mouchy mají své vlastní provedení gyroskopu — kyvadélka, jakési pahýlky, které jsou na místech, kde má jiný hmyz zadní křídla. Kyvadélka kmitají synchronně s křídly. Vedou mouchu a udržují její rovnováhu při letu.
Ale podle paleontologa R. J. Woottona jsou skutečným tajemstvím křídla tohoto hmyzu. Píše, že když v šedesátých letech absolvoval vysokou školu, začal se domnívat, že křídla hmyzu jsou „něčím daleko víc než jen abstraktním sítivem žilek a blanek“, jak byla často zobrazována. Ale říká: „Každé křídlo mi připadalo jako elegantní technické dílo v malém měřítku.“
Například dlouhé žilky v křídlech hmyzu jsou vlastně pevné trubice, které jsou protkány drobnými vzduchovými kanálky — tracheami. Tyto lehké tuhé nosníky jsou navzájem spojeny příčnými žilkami. Vytváří se tak velice krásný vzor. Podle Woottona to lze srovnat s příhradovými nosníky a rámovými konstrukcemi, které konstruktéři používají pro zvýšení pevnosti a tuhosti.
Tuto složitou kostru pokrývá blanka, které vědci dosud plně nerozumějí; vědí jen, že je výjimečně pevná a lehká. Wootton uvádí, že potah z této látky napjatý na mřížoví křídel pomáhá k jejich větší pevnosti a tuhosti, podobně jako když malíř napne plátno na rozviklaný dřevěný rám a tím jej zpevní.
Ale křídla nesmějí být příliš tuhá. Při velmi rychlém mávání musí snést obrovské tlaky a musí být připravena vydržet mnoho kolizí. V souladu s tím Wootton při zkoumání příčného řezu křídel zjistil, že mnohá křídla se od kořene směrem ke konci ztenčují, a tak jsou na okrajích pružnější. Píše o tom: „Křídla na nárazy obecně nereagují strnulým odporem, ale tím, že se poddávají a pak rychle vracejí do původního tvaru, podobně jako rákos ve větru.“
Snad ještě pozoruhodnější je to, že křídla mohou za letu měnit svůj tvar. Tak to samozřejmě dělají i křídla ptáků, ale ptáci dosahují jejich různých tvarů pomocí křídelního svalstva. U hmyzu však svaly nesahají za kořen čili základnu křídla. Z tohoto hlediska je hmyzí křídlo jako plachta na lodi. Změnu tvaru musí ovládat základna, posádka na palubě, neboli svaly v hrudi hmyzu. Wootton poznamenává: „Ale křídla hmyzu mají mnohem jemnější konstrukci než plachty a jsou nesporně zajímavější. . . Také mají tlumiče otřesů, protizávaží, mechanismus zabraňující vzniku drobných trhlin a mnoho dalších jednoduchých, ale vysoce efektivních zařízení, z nichž každé zvyšuje aerodynamickou účinnost křídla.“
Vztlak — klíčová složka
Všechny tyto jednotlivosti a mnoho dalších aspektů v konstrukci křídla umožňují hmyzu využívat křídla tak, aby bylo možné získat konečnou klíčovou složku k letu — vztlak. Wootton popisuje asi pět složitých způsobů, jimiž hmyz pomocí křídel vytváří vztlakovou sílu.
Letecký inženýr Marvin Luttges věnoval deset let studiu letu vážek. Tento hmyz vytváří takový vztlak, že americký časopis National Wildlife jejich způsob letu popisoval jako „zázrak aerodynamiky“. M. Luttges připevnil malá závažíčka k vážce Libellula luctuosa a zjistil, že se tento malý hmyz dokáže vznést se dvou až dvou a půl násobkem své váhy — a s lehkostí. To znamená, že vzhledem ke svým rozměrům mohou tito tvorové zdvihnout třikrát více než nejvýkonnější letadla sestrojená lidmi!
Jak to dělají? M. Luttges a jeho spolupracovníci zjistili, že vážka při každém mávnutí křídlo poněkud stočí, čímž na vrchní ploše křídla vznikají drobné vzdušné víry. Složité využívání jevu, který technici označují jako neustálené proudění vzduchu, je na hony vzdáleno způsobu, jakým létají letadla — ta jsou totiž závislá na ustáleném proudění vzduchu. Časopis National Wildlife píše, že vážka má ale schopnost „využívat sílu vzdušného víru“, který takový „mimořádný vztlak“ vytváří. Luttgesovu práci financuje a podporuje jak Americké vojenské letectvo, tak i Americké válečné námořnictvo. Jestliže by se podobné principy podařilo uplatnit u letadel, pak by mohla startovat mnohem snadněji a mohla by přistávat na kratších drahách.
Zcela jiným náročným úkolem by ovšem bylo pokusit se vyrovnat manévrovacím schopnostem vážky. National Wildlife píše, že vážka už od svého prvního vzlétnutí předvádí „okamžitě divy, jež jí současní nejzkušenější lidští piloti mohou jenom závidět“.
Není tedy divu, že paleontolog R. J. Wootton tento námět uzavírá: „Čím lépe chápeme způsob činnosti křídel hmyzu, tím jemnější a krásnější se nám zdá být jejich konstrukce.“ A pak dodal: „Pokud to vůbec lze, může se s nimi v technice srovnávat dosud jen máloco.“
„Dosud.“ Toto jedno slovo odhaluje optimistickou — ne-li přímo opovážlivou — víru člověka, že za dostatečně dlouhou dobu by mohl udělat přesnou kopii prakticky jakéhokoli díla Stvořitele. Člověk bude bezpochyby nadále vytvářet pozoruhodné, důvtipné napodobeniny toho, co nachází v přírodě. Ale něco bychom měli mít na mysli. Jedna věc je něco napodobit, a docela jiná věc je vytvořit originál. Moudrý muž Job to vyjádřil asi před třiceti stoletími: „Zeptej se však, prosím, domácích zvířat, a ta tě poučí; také okřídlených nebeských tvorů, a oni ti povědí. Kdo mezi nimi všemi dobře neví, že to udělala ruka Jehovy?“ — Job 12:7, 9.