Απίστευτα Έντομα Ντροπιάζουν τις Ιπτάμενες Μηχανές του Ανθρώπου

ΣΕ ΚΑΘΕ μεταπολεμική περίοδο, οι δημοσιογράφοι και οι στρατιωτικοί ειδήμονες έχουν την τάση να κομπάζουν για την προηγμένη τεχνολογία των σύγχρονων όπλων. Εκθειάζουν τις αρετές της «ευφυούς βόμβας», δηλαδή του κατευθυνόμενου με ακτίνες λέιζερ πυραύλου κρουζ, και των επιθετικών ελικοπτέρων τα οποία χαρακτηρίζονται από πρωτοφανή—και θανατηφόρα—ευελιξία. Αναντίρρητα, η ευφυΐα που κρύβεται πίσω απ’ αυτά τα όπλα είναι συχνά αξιοσημείωτη. Αλλά αυτοί οι ενθουσιώδεις παιάνες προς τις μηχανές του θανάτου σπάνια αναγνωρίζουν μια απλή αλήθεια: Ακόμη και τα πιο προηγμένα ιπτάμενα θαύματα που κατασκεύασε ο άνθρωπος έχουν πρωτόγονο σχέδιο σε σύγκριση με τις μικροσκοπικές ιπτάμενες μηχανές από τις οποίες βρίθει η δημιουργία.

Σκεφτείτε τον πύραυλο κρουζ. Σύμφωνα με την εφημερίδα Δε Γουόλ Στριτ Τζέρναλ (The Wall Street Journal), «η τροχιά του πυραύλου κρουζ προκαθορίζεται μέσω ενός χάρτη ο οποίος εισάγεται, σε ψηφιακή μορφή, στη μνήμη του ηλεκτρονικού υπολογιστή του πυραύλου. Ένας φακός ζουμ και ορισμένοι ηλεκτρονικοί αισθητήρες τον διατηρούν στην πορεία του καθώς αναπτύσσει υψηλές υποηχητικές ταχύτητες σε χαμηλό ύψος πάνω από το έδαφος». Πολύ προηγμένη τεχνολογία, δεν συμφωνείτε; Αλλά τώρα σκεφτείτε σε αντιπαραβολή ένα ταπεινό έντομο—το φίλανθο.

Λιλιπούτειος Χαρτογράφος

Ο Μπεν Σμιθ, τεχνικός συντάκτης του περιοδικού ΜΠΑΪΤ (BYTE) που ασχολείται με τους κομπιούτερ, έγραψε πρόσφατα: «Σε σύγκριση με το φίλανθο, ο πύραυλος κρουζ είναι τελείως ανόητος». Γιατί; Επειδή ένας πύραυλος κρουζ, παρά την τεχνική του αρτιότητα, ξεγελιέται σχετικά εύκολα. Ο Σμιθ το τοποθετεί ως εξής: «Απλώς μετακινείτε το στόχο και βάζετε στη θέση του ένα ομοίωμά του. Εφόσον ο πύραυλος κρουζ καταστρέφεται ταυτόχρονα με το στόχο του, δεν μπορεί ποτέ να ανακαλύψει ότι έχει κάνει λάθος».

Ο φίλανθος, όμως, δεν ξεγελιέται έτσι εύκολα. Κάποιος βιολόγος που μελετούσε αυτά τα έντομα έκανε ένα πείραμα σχετικά μ’ αυτό. Αυτός παρατήρησε ότι τέτοιου είδους έντομα ζούσαν κατά εκατοντάδες σε πανομοιότυπες τρύπες που βρίσκονταν σ’ ένα μικρό τμήμα της παραλίας, οπότε περίμενε μέχρι να πετάξει έξω κάποιο έντομο, και κατόπιν κάλυψε στα γρήγορα την είσοδο της φωλιάς του με άμμο. Έπειτα περίμενε να δει αν το έντομο θα έβρισκε ξανά την τρύπα. Προς έκπληξή του, αυτό προσγειώθηκε αλάθητα δίπλα στην κρυμμένη είσοδο και την ξέθαψε! Παρατηρώντας ότι ο φίλανθος εκτελούσε σε μόνιμη βάση ένα είδος αναγνωριστικής πτήσης πάνω από τη φωλιά του κάθε φορά που έφευγε ή επέστρεφε, ο βιολόγος αναρωτήθηκε αν μπορούσε το έντομο να απομνημονεύει τα χαρακτηριστικά σημεία του εδάφους, φτιάχνοντας ένα είδος χάρτη στο μυαλό του.

Για να επαληθεύσει τη θεωρία του, κάλυψε ξανά την τρύπα και αυτή τη φορά άλλαξε θέση σε μερικά κουκουνάρια που βρίσκονταν γύρω απ’ αυτήν. Όταν ο φίλανθος επέστρεψε, έκανε ως συνήθως την αναγνωριστική του πτήση από ψηλά και κατόπιν προσγειώθηκε σε λάθος σημείο! Για μια στιγμή τα έχασε. Έπειτα πέταξε πάλι και έκανε άλλη μια αναγνωριστική πτήση—αλλά αυτή τη φορά από πιο ψηλά. Προφανώς, η εξέταση του προβλήματος απ’ αυτή την καινούρια οπτική γωνία έδωσε στο μικρό έντομο τη δυνατότητα να βασιστεί σε μερικά σταθερότερα σημεία, επειδή αμέσως βρήκε την κρυμμένη τρύπα και την ξέθαψε ξανά.

Ο ηλεκτρονικός υπολογιστής που είναι τοποθετημένος στον πύραυλο κρουζ μπορεί να κοστίζει περίπου ένα εκατομμύριο δολάρια (περ. 180 εκατ. δρχ.) και να ζυγίζει σχεδόν πενήντα κιλά. Ο φίλανθος διαθέτει έναν εγκέφαλο που το μέγεθός του δεν ξεπερνάει το κεφάλι μιας καρφίτσας. Ο Μπεν Σμιθ προσθέτει: «Ο φίλανθος μπορεί επίσης να περπατήσει, να σκάψει, να εντοπίσει το θύμα του και να το νικήσει με τους ελιγμούς του, καθώς επίσης να βρει σύντροφο (εγχείρημα που για έναν πύραυλο κρουζ θα ήταν καταστροφικό)». Ο Σμιθ καταλήγει: «Ακόμη κι όταν οι μηχανές υψηλών επιδόσεων αυτής της χρονιάς ξεπερνούν κατά πολύ τα περσινά μοντέλα, εξακολουθούν να μην πλησιάζουν καν τις επιδόσεις του εγκεφάλου του ταπεινού φίλανθου, για να μην αναφέρουμε τις επιδόσεις της ανθρώπινης διάνοιας».

Αυτά τα Θαυμάσια Φτερά

Το ίδιο θα μπορούσε να ειπωθεί για τα πιο προηγμένα ανθρωποποίητα αεροσκάφη, όπως είναι τα επιθετικά ελικόπτερα. Ο Ρόμπιν Τζ. Γούτον, Άγγλος παλαιοντολόγος με αντικείμενο έρευνας τα έντομα, έχει δαπανήσει πάνω από δυο δεκαετίες μελετώντας τους διάφορους τρόπους με τους οποίους πετούν τα έντομα. Μερικά απ’ αυτά, έγραψε πρόσφατα στο περιοδικό Σαϊεντίφικ Αμέρικαν (Scientific American), «έχουν να επιδείξουν εκπληκτικά ακροβατικά κατορθώματα. Οι κοινές μύγες, για παράδειγμα, μπορούν να ανακόψουν απότομα την ταχύτητά τους την ώρα που πετούν, να μείνουν μετέωρες, να κάνουν στροφή επί τόπου, να πετάξουν ανάποδα, να διαγράψουν κάθετους κύκλους, να περιστραφούν γύρω από τον εαυτό τους και να προσγειωθούν στο ταβάνι—όλα αυτά μέσα σε κλάσματα δευτερολέπτου».

Τι ακριβώς είναι αυτό που δίνει τη δυνατότητα σ’ αυτές τις λιλιπούτειες ιπτάμενες μηχανές να ξεπερνούν σε επιδόσεις τα ανθρωποποίητα αεροσκάφη; Τα περισσότερα αεροσκάφη διαθέτουν γυροσκόπια με τα οποία βοηθιούνται να παραμένουν σταθερά καθώς ελίσσονται. Οι μύγες έχουν το δικό τους είδος γυροσκόπιου—τους αλτήρες, τις λαβιδοειδείς αποφύσεις που βρίσκονται εκεί όπου άλλα έντομα έχουν το πίσω ζεύγος των φτερών τους. Οι αλτήρες και τα φτερά δονούνται συγχρονισμένα. Καθοδηγούν τη μύγα και τη διατηρούν σε ισορροπία καθώς αυτή πετάει με ορμή εδώ κι εκεί.

Αλλά, το πραγματικό μυστικό, σύμφωνα με τον παλαιοντολόγο Γούτον, βρίσκεται στα φτερά των εντόμων. Ο ίδιος γράφει ότι όταν αποφοίτησε, στη δεκαετία του 1960, άρχισε να υποπτεύεται ότι τα φτερά των εντόμων ήταν «κάτι παραπάνω από αφηρημένα σχέδια νευρώσεων και μεμβρανών», όπως συχνά περιγράφονταν. Απεναντίας, λέει ο ίδιος, «κάθε φτερό μού φαινόταν ένα καλαίσθητο δείγμα μηχανολογίας σε μικρή κλίμακα».

Για παράδειγμα, οι επιμήκεις νευρώσεις στα φτερά των εντόμων είναι, στην πραγματικότητα, ανθεκτικοί σωλήνες οι οποίοι διανθίζονται με αεροφόρους σωληνίσκους που ονομάζονται τραχείες. Αυτοί οι ελαφρείς, άκαμπτοι «δοκοί» συνδέονται μεταξύ τους με κάθετες νευρώσεις. Έτσι, το σχέδιο που δημιουργείται είναι κάτι παραπάνω από όμορφο· σύμφωνα με τον Γούτον, μοιάζει με τα δικτυώματα και τους σκελετούς που χρησιμοποιούν οι πολιτικοί μηχανικοί για να ενισχύσουν την αντοχή και την ακαμψία των κτιρίων.

Πάνω σ’ αυτόν τον περίπλοκο σκελετό απλώνεται μια μεμβράνη για την οποία οι επιστήμονες εξακολουθούν να μη γνωρίζουν πολλά πράγματα, εκτός του ότι είναι εξαιρετικά δυνατή και ελαφριά. Ο Γούτον σημειώνει ότι το τέντωμα της μεμβράνης πάνω στο δικτυωτό πλέγμα των φτερών συντελεί στο να γίνει το φτερό πιο ανθεκτικό και πιο άκαμπτο, ακριβώς όπως ένας ζωγράφος που τεντώνει τον καμβά πάνω σ’ ένα ασταθές ξύλινο τελάρο διαπιστώνει ότι μ’ αυτόν τον τρόπο το τελάρο γίνεται άκαμπτο.

Όμως, τα φτερά δεν πρέπει να είναι υπερβολικά άκαμπτα. Πρέπει να αντέχουν τις τεράστιες πιέσεις που δέχονται καθώς πάλλονται με μεγάλες ταχύτητες και πρέπει να είναι έτοιμα να βγουν σώα από πολλές συγκρούσεις. Σχετικά μ’ αυτό, ο Γούτον εξέτασε τα φτερά σε εγκάρσια τομή και διαπίστωσε ότι πολλά απ’ αυτά λεπταίνουν από τη βάση προς το τελείωμά τους, πράγμα που τα καθιστά πιο ευέλικτα στις άκρες. Ο ίδιος γράφει: «Τα φτερά, σε γενικές γραμμές, δεν αντιδρούν στις επιδράσεις που δέχονται με το να προβάλλουν σθεναρή αντίσταση, αλλά με το να υποχωρούν και να επανέρχονται γρήγορα, όπως το καλάμι στον άνεμο».

Ακόμη πιο αξιοσημείωτο είναι ίσως το γεγονός ότι τα φτερά μπορούν να αλλάξουν σχήμα στη διάρκεια της πτήσης. Φυσικά, το ίδιο κάνουν και τα φτερά των πουλιών, αλλά τα πουλιά χρησιμοποιούν τους μυς που έχουν στα φτερά τους για να διαφοροποιήσουν το σχήμα τους. Οι μύες του εντόμου δεν εκτείνονται πιο πέρα από τη βάση των φτερών του. Απ’ αυτή την άποψη, το φτερό του εντόμου μοιάζει με το ιστίο ενός σκάφους. Η αλλαγή του σχήματός του ελέγχεται από τη βάση, από το πλήρωμα που βρίσκεται κάτω στο κατάστρωμα, ή στην περίπτωση του εντόμου, από τους θωρακικούς μυς του. «Ωστόσο», όπως σημειώνει ο Γούτον, «τα φτερά των εντόμων κρύβουν πολύ περισσότερα μυστικά στην κατασκευή τους απ’ ό,τι τα ιστία και έχουν σαφώς περισσότερο ενδιαφέρον. . . . Επίσης έχουν ενσωματωμένους μηχανισμούς που απορροφούν τους κραδασμούς, αντίβαρα, μηχανισμούς οι οποίοι δεν αφήνουν τις μικρές σχισμές να μεγαλώσουν και πολλούς άλλους απλούς αλλά εντυπωσιακά αποτελεσματικούς μηχανισμούς που όλοι μαζί αυξάνουν την αεροδυναμική απόδοση των φτερών».

Άντωση—Η Βασική Προϋπόθεση

Όλες αυτές και πολλές άλλες πτυχές του σχεδίου των φτερών δίνουν τη δυνατότητα στο έντομο να τα χειρίζεται με τέτοιον τρόπο ώστε να δημιουργεί την τελική και βασική προϋπόθεση για την πτήση—την άντωση. Στην πραγματικότητα, ο Γούτον περιγράφει καμιά δεκαριά πολύπλοκους τρόπους με τους οποίους τα έντομα χειρίζονται τα φτερά τους ώστε να δημιουργούν αυτή τη δύναμη που τα κινεί προς τα πάνω.

Ο Μάρβιν Λάτγκες, αεροδιαστημικός μηχανικός, δαπάνησε δέκα χρόνια μελετώντας την πτήση της λιβελλούλας. Τα έντομα αυτού του είδους δημιουργούν τόση άντωση, ώστε, πρόσφατα, το αμερικανικό περιοδικό Νάσιοναλ Γουάιλντλαϊφ (National Wildlife) περιέγραψε τον τρόπο με τον οποίο πετούν ως «θαύμα αεροδυναμικής». Ο Λάτγκες τοποθέτησε μικροσκοπικά βάρη σ’ ένα είδος λιβελλούλας και διαπίστωσε ότι το μικρό έντομο μπορούσε να σηκώσει στον αέρα φορτίο δυο ως δυόμισι φορές μεγαλύτερο από το βάρος του σώματός του—και μάλιστα με ευκολία. Αυτό σημαίνει πως, αναλογικά με το μέγεθός τους, αυτά τα πλάσματα μπορούν να σηκώσουν τρεις φορές περισσότερο φορτίο απ’ ό,τι το πιο αποδοτικό ανθρωποποίητο αεροσκάφος!

Πώς το κάνουν αυτό; Ο Λάτγκες και οι συνεργάτες του διαπίστωσαν ότι σε κάθε φτερούγισμα με φορά προς τα κάτω, η λιβελλούλα στρίβει ελαφρώς τα φτερά της, δημιουργώντας μικροσκοπικούς ανεμοστρόβιλους στην πάνω επιφάνεια του κάθε φτερού. Αυτή η πολύπλοκη αξιοποίηση του φαινομένου που οι μηχανικοί αποκαλούν ασταθή ροή αέρα απέχει πολύ από τον τρόπο με τον οποίο πετούν τα ανθρωποποίητα αεροπλάνα· αυτά βασίζονται σε σταθερή ροή αέρα. Αλλά, αυτό που δημιουργεί τέτοια «εντυπωσιακή άντωση» είναι η ικανότητα που έχει η λιβελλούλα να «εκμεταλλεύεται τη δύναμη του ανεμοστρόβιλου», όπως το θέτει το Νάσιοναλ Γουάιλντλαϊφ. Τόσο η Αεροπορία όσο και το Ναυτικό των Η.Π.Α. χρηματοδοτούν και υποστηρίζουν το έργο του Λάτγκες. Αν μπορούσαν τα αεροπλάνα να λειτουργήσουν με παρόμοιες αρχές, θα μπορούσαν να απογειώνονται πολύ πιο εύκολα και να προσγειώνονται σε πολύ μικρότερους διαδρόμους προσγείωσης.

Βέβαια, το να βρεθεί κάτι εφάμιλλο της ευελιξίας της λιβελλούλας είναι μια εντελώς διαφορετική πρόκληση. Το Νάσιοναλ Γουάιλντλαϊφ σημειώνει ότι από την πρώτη κιόλας πτήση της, η λιβελλούλα επιτελεί «αμέσως τέτοια θαύματα που μόνο να ζηλέψουν μπορούν οι περισσότεροι σύγχρονοι αεροπλόοι».

Δεν είναι παράδοξο, λοιπόν, που ο παλαιοντολόγος Γούτον συμπέρανε τα εξής σχετικά μ’ αυτό το ζήτημα: «Όσο καλύτερα κατανοούμε τη λειτουργία των φτερών των εντόμων, τόσο πιο ευφυές και όμορφο φαίνεται το σχέδιό τους». Και πρόσθεσε: «Υπάρχουν ελάχιστα αντίστοιχα, αν όχι κανένα, στον τεχνολογικό τομέα—για την ώρα».

«Για την ώρα». Αυτές οι λέξεις αποκαλύπτουν την αισιόδοξη—για να μην πούμε αλαζονική—πεποίθηση του ανθρώπου ότι αν είχε αρκετό χρόνο στη διάθεσή του θα μπορούσε να αναπαραγάγει ουσιαστικά όλα τα έργα του Δημιουργού. Δεν χωράει αμφιβολία πως ο άνθρωπος θα εξακολουθήσει να παράγει αξιόλογες, ευφυείς απομιμήσεις των όσων βρίσκει στη φύση. Αλλά πρέπει να έχουμε κάτι υπόψη μας. Άλλο να μιμείσαι κι άλλο να δημιουργείς. Όπως είπε ο σοφός Ιώβ πριν από 30 και πλέον αιώνες: ‘Ερώτησον τώρα τα ζώα, και θέλουσι σε διδάξει· και τα πετεινά του ουρανού, και θέλουσι σοι απαγγείλει· τις εκ πάντων τούτων δεν γνωρίζει, ότι η χειρ του Ιεχωβά έκαμε ταύτα;’—Ιώβ 12:7, 9.