Uskomattomat hyönteiset jättävät ihmistekoiset lentokoneet varjoonsa
SODAN jälkeen toimittajat ja sotilasasiantuntijat yleensä ylpeilevät kovasti nykyaseistuksen kehittyneisyydellä. He ylistävät ”täsmäpommien”, laserohjattujen risteilyohjusten, ja ennennäkemättömän näppärien – ja tappavien – taisteluhelikoptereiden tehokkuutta. Epäilemättä tällaiset aseet onkin usein suunniteltu erittäin hyvin. Mutta harvoin näissä voitonriemuisissa tappokoneille kohdistetuissa ylistyslauluissa myönnetään erästä yksinkertaista totuutta: huippuunsa kehitetytkin ihmistekoiset ilmojen ihmeet ovat alkeellisia verrattuina lukuisiin pienen pieniin luonnon lentäväisiin.
Mietitäänpä hetki risteilyohjusta. The Wall Street Journal -lehden mukaan ”risteilyohjuksen reitti määräytyy tietokoneeseen sijoitetun digitoidun kartan mukaan. Liukuobjektiivi ja elektroniset sensorit pitävät sen oikeassa suunnassa, kun se kiitää hieman ääntä hitaammin lähellä maata.” Eikö kuulostakin melko monimutkaiselta? Mutta ajatellaanpa nyt vertailun vuoksi yhtä vaatimatonta hyönteistä: mehiläishukkaa.
Minikokoinen kartanpiirtäjä
BYTE-nimisen tietokonelehden tekninen toimittaja Ben Smith kirjoitti äskettäin: ”Mehiläishukkaan verrattuna risteilyohjus on aivan typerä.” Miksi? Sen vuoksi että kaikesta teknisyydestään huolimatta risteilyohjusta on melko helppo hämätä. Smith toteaakin: ”Kohdetta vain siirretään, ja jäljelle jää harhautuskohde. Koska risteilyohjus tuhoutuu kohteensa kanssa, se ei koskaan voi havaita tehneensä virhettä.”
Mehiläishukkaa onkin jo paljon vaikeampi eksyttää. Muuan näitä hyönteisiä tutkinut biologi yritti sitä. Huomattuaan monisatapäisen mehiläishukkayhdyskunnan elävän pienellä rantakaistaleella olevissa samannäköisissä reiissä hän jäi odottelemaan, kunnes yksi hyönteinen lensi pois, ja peitti sitten nopeasti sen pesän sisäänkäytävän hiekalla. Sen jälkeen hän odotti nähdäkseen, pystyisikö tuo hyönteinen löytämään reiän uudelleen. Hänen hämmästyksekseen se pettämättömän varmasti laskeutui kätketyn sisäänkäytävän luo ja kaivoi sen esiin! Havaittuaan mehiläishukan tavallisesti tekevän ikään kuin tiedustelulennon pesänsä ylle, aina kun se lähti tai palasi, tuo biologi halusi saada selville, pystyikö hyönteinen muistamaan maamerkkejä ja laatimaan mielessään ympäristöstä eräänlaisen kartan.
Hän kokeili teoriaansa siten, että hän taas peitti reiän ja järjesteli tällä kertaa uudelleen joitakin sen ympärillä lojuneita männynkäpyjä. Kun mehiläishukka tuli pesälle, se tapansa mukaan tutki ympäristöä ilmasta käsin ja laskeutui sitten väärään paikkaan! Hetken aikaa se oli häkeltynyt. Sitten se nousi jälleen ilmaan ja teki toisen tiedusteluretken – mutta tällä kertaa korkeammalle. Ilmeisesti tuo pieni hyönteinen tunnisti tästä uudesta näkökulmasta muutamia pysyvämpiä maamerkkejä, sillä se löysi heti kätkössä olleen käytävänsä ja kaivoi sen jälleen esiin.
Risteilyohjuksen tietokone voi maksaa noin neljä miljoonaa markkaa ja painaa viitisenkymmentä kiloa. Mehiläishukalla on käytössään suunnilleen nuppineulanpään kokoiset aivot. Ben Smith lisää: ”Mehiläishukka voi lisäksi kävellä, kaivaa, paikantaa ja voittaa viekkaudessa saaliinsa sekä löytää parin itselleen (tuhoisa tehtävä risteilyohjukselle).” Smith toteaa lopuksi: ”Vaikka tämänvuotiset huippukoneet ovat ylivoimaisia viime vuoden malleihin verrattuna, ne eivät silti ole suorituskyvyltään päässeet kovinkaan paljoa lähemmäs vaatimattoman mehiläishukan aivojen suorituskykyä, puhumattakaan ihmisaivojen suorituskyvystä.”
Ihmeelliset siivet
Samaa voitaisiin sanoa kaikkein pisimmälle kehitetyistä ihmistekoisista lentokoneista, esimerkiksi taisteluhelikoptereista. Englannissa työskentelevä hyönteispaleontologi Robin J. Wootton on yli 20 vuotta tutkinut hyönteisten lentotapoja. Hän kirjoitti äskettäin Scientific American -lehdessä, että jotkin hyönteiset ”pystyvät hämmästyttäviin akrobatiatemppuihin. Esimerkiksi huonekärpänen voi pysähtyä kovasta vauhdista, pysytellä paikallaan ilmassa, kääntyä paikallaan, lentää ylösalaisin, tehdä silmukoita ilmassa, kieriä ja laskeutua kattoon – kaiken tämän se tekee sekunnin murto-osassa.”
Miten nämä pikkuruiset lentäväiset sitten oikein pystyvät parempiin suorituksiin kuin ihmistekoiset lentokoneet? Useimmissa lentokoneissa on gyroskooppi eli erilaisiin mittaustarkoituksiin sovellettu hyrrälaite, jonka avulla ne säilyttävät tasapainon liikkuessaan. Kärpäsillä on oma muunnoksensa gyroskoopista – nuijamaiset halterit eli väristimet takasiipien kohdalla. Halterit värähtelevät yhtaikaa siipien kanssa. Ne ohjaavat kärpästä ja pitävät sen tasapainossa sen syöksähdellessä ilmassa.
Paleontologi Woottonin mukaan todellinen salaisuus kätkeytyy kuitenkin hyönteisten siipiin. Hän kirjoittaa, että saatuaan opintonsa päätökseen 1960-luvulla hän alkoi pitää mahdollisena sitä, että hyönteisen siipiin sisältyi ”paljon muutakin kuin pelkkiä suonien ja kalvojen muodostamia abstrakteja kuvioita”, jollaisiksi ne usein kuvattiin. Hän sanoo: ”Jokainen siipi näytti minusta hienostuneelta, pienikokoiselta insinööritaidon näytteeltä.”
Esimerkiksi hyönteisen siivissä näkyvät pitkät suonet ovat oikeastaan lujia tiehyitä, joissa kulkee pieniä trakeoita eli ilmaputkia. Näitä keveitä, jäykkiä siipisuonia yhdistävät poikittaissuonet. Näin muodostunut kuvio on muutakin kuin kaunis; Woottonin mukaan se muistuttaa ristikkopalkkeja ja avaruusristikoita, joita rakennusinsinöörit käyttävät lisäämään rakenteiden lujuutta ja jäykkyyttä.
Tämän monimutkaisen tukirakenteen yli ulottuu kalvo, josta tutkijat eivät ole vielä saaneet selville muuta kuin että se on poikkeuksellisen lujaa ja kevyttä. Wootton huomauttaa, että kun tällainen materiaali on pingotettu siiven ristikkorakenteen yli, siivestä tulee vahvempi ja jäykempi. Taiteilijat havaitsevat samantapaisen ilmiön pingottaessaan maalauksensa huteraan puukehykseen.
Siivet eivät saa kuitenkaan olla liian jäykät. Niiden on kestettävä kovassa vauhdissa lyömisestä syntyvä valtava paine ja monet törmäykset. Tutkimalla siipien poikkileikkauksia Wootton havaitsikin, että monet niistä suippenivat tyvestä kärkeen, mikä teki niiden päistä taipuisammat. Hän kirjoittaa: ”Tavallisesti siivet eivät ole iskeytyessään jäykkiä vaan joustavia ja palautuvat nopeasti ennalleen tuulessa huojuvan ruo’on tavoin.”
Kenties vieläkin merkittävämpää on se, että siivet voivat muuttaa muotoaan lennon aikana. Tietysti lintujen siivetkin muotoutuvat, mutta linnut voivat siipilihastensa avulla muotoilla niitä. Hyönteisen lihakset eivät ylety sen siipien tyviä ulommas. Hyönteisen siipi muistuttaakin tässä veneen purjetta. Samoin kuin alhaalla kannella olevan veneen miehistön on säädeltävä purjetta, niin myös hyönteisen keskiruumiin lihasten on ohjailtava siipeä. ”Hyönteisen siivet ovat kuitenkin rakenteeltaan paljon taidokkaammat kuin purjeet ja selvästi paljon kiinnostavammat. – – Niissä on myös iskunvaimentimet, vastapainot, repeämien syntymistä estäviä mekanismeja ja monia muita yksinkertaisia mutta loistavan tehokkaita keksintöjä, jotka kaikki parantavat siiven aerodynaamisia ominaisuuksia.”
Olennaisen tärkeä nostovoima
Kaikkien näiden ja monien muiden siiven suunnittelussa ilmenevien piirteiden avulla hyönteinen voi käsitellä siipeä taitavasti saadakseen aikaan tuon lentämisessä olennaisen tärkeän nostovoiman. Wootton esittää yli puoli tusinaa monimutkaista tapaa, joilla hyönteiset liikuttelevat siipiään synnyttääkseen nostovoiman.
Ilmailuinsinööri Marvin Luttges on tutkinut kymmenen vuotta sudenkorentojen lentoa. Nämä hyönteiset onnistuvat tuottamaan niin paljon nostovoimaa, että amerikkalaisessa National Wildlife -aikakauslehdessä sanottiin jokin aika sitten niiden lentotavan olevan ”aerodynaaminen ihme”. Luttges kiinnitti hyvin pieniä painoja erääseen sudenkorentolajiin ja havaitsi tuon pikkuhyönteisen voivan kannatella ilmassa kahdesta kahteen ja puoleen kertaa oman painonsa – vaivatta. Tämä merkitsee sitä, että kokoonsa nähden nämä hyönteiset pystyvät nostamaan kolme kertaa painavamman kuorman kuin tehokkaimmat ihmistekoiset lentokoneet!
Miten ne tekevät sen? Luttges kollegoineen huomasi, että jokaisella alaspäin suuntautuvalla siiven iskulla sudenkorento kiertää hieman siipiään saaden näin aikaan heikkoja ilmapyörteitä siiven yläpinnalla. Tällainen monimutkainen, insinöörikielellä sanottuna epäsäännöllisten ilmavirtausten käyttäminen poikkeaa huomattavasti ihmistekoisten lentokoneiden lentotavasta; ne tarvitsevat tasaisia ilmavirtauksia. Kuitenkin juuri se, että sudenkorento pystyy ”hyödyntämään ilmanpyörteen voiman”, synnyttää tämän ”ilmiömäisen nostovoiman”, todetaan National Wildlife -lehdessä. Sekä Yhdysvaltain ilma- että merivoimat rahoittavat ja tukevat Luttgesin työtä. Jos lentokoneissa voitaisiin soveltaa samanlaisia toimintaperiaatteita, ne voisivat nousta ilmaan paljon helpommin ja laskeutua paljon lyhyemmille kiitoradoille.
Sudenkorennon liikehdinnän ketteryyden tasolle yltäminen olisi kuitenkin melkoinen haaste sinänsä. National Wildlife -lehdessä huomautetaan, että aivan ensimmäisestä lennostaan lähtien se tekee ”heti sellaisia ihmetemppuja, joita nykyajan taitavimmat lentäjät voivat vain kadehtia”.
Ei ole siksi mikään ihme, että paleontologi Wootton tekee lopuksi seuraavan päätelmän: ”Mitä paremmin ymmärrämme hyönteisen siipien toimintaa, sitä hienostuneemmalta ja kauniimmalta niiden muotoilu vaikuttaa.” Hän sanoi vielä: ”Niillä on tuskin yhtään teknistä vastinetta – toistaiseksi.”
”Toistaiseksi.” Tuo yksi ainoa sana paljastaa sen ihmisen toiveikkaan – ellei röyhkeänkin – käsityksen, että jos hänelle annetaan tarpeeksi aikaa, hän pystyy kopioimaan käytännöllisesti katsoen minkä tahansa Luojan töistä. Ihminen epäilemättä jatkossakin valmistaa merkittäviä, nerokkaita jäljitelmiä siitä, mitä hän havaitsee luonnossa. Meidän tulisi kuitenkin muistaa se, että jonkin matkiminen on aivan eri asia kuin sen keksiminen. Job-niminen viisas mies sanoi yli 3000 vuotta sitten: ”Kysypä eläimiltä, niin ne opettavat sinua, ja taivaan linnuilta, niin ne ilmoittavat sinulle. Kuka kaikista näistä ei tietäisi, että Herran käsi on tämän tehnyt?” (Job 12:7, 9.)