Profesor Michael Dickinson, říká o sobě, že rád pozoruje let masařky. Za zvláštní výsledky na poli výzkumu letu hmyzu obdržel od MacArthurovy nadace cenu ve výši 500 000 USD.

Ačkoli tato otázka nebyla tak vážná jako např. záhada vzniku vesmíru nebo života na Zemi, fyzika letu včely trápila vědce již od roku 1934. Tehdy totiž francouzský entomolog Augus Magnan spolu se svým asistentem Andrém Sainte-Laguem vypočítali, že včelí let je z hlediska aerodynamiky nemožný – že nesystematické včelí třepotání křídel jednoduše nemůže udržet relativně těžké včelí tělo ve vzduchu. A přesto včela docela obstojně létá. Rozdíl mezi teorií a realitou trápil vědce několik desetiletí.

Až nedávno tuto záhadu objasnil tým bioinženýra Michaela Dickinsona z Kalifornského technologického institutu. Na sledování simulaci včelího letu použili kombinaci digitálního fotoaparátu s rychlou závěrkou a velkého robotického modelu včelího křídla. Jejich práce byla nedávno publikována v Proceeding of the National Academy of Sciences.

Zvětšit obrázek

Michael Dickinson při svém bádání přilepí hmyz na tenký ocelový závěs, poté jeho let snímá vysokorychlostní kamerou. Na snímku je octomilka a tyto záběry například prokázaly, jak hmyz generuje dostatek síly k tomu aby se udržel ve vzduchu a proč konvenční teorie pro let u hmyzu selhávaly. Frekvence mávání křídel během tomto záběru byla 200x za sekundu.

„Už nebudeme dále bezmocně uvádět, že současná věda neumí vysvětlit fyzikální podstatu včelího letu, protože ode dneška to již není pravda, říká Michael Dickinson.
„Včely využívají nejpodivuhodnější mechanismus letu, který u hmyzu známe,“ míní Dickinson. „Tajemství včelího letu je v nekonvenční kombinaci krátkých trhavých pohybů křídel s rychlou rotací křídla při máchnutí a zpětném pohybu a to vše s úctyhodně rychlou frekvencí.“

Zvětšit obrázek

Včela mává svými křídly v pravidelném rytmu 230x za sekundu, bez ohledu na zátěž kterou nese. Zvýšení vztlačné síly dosahuje rozšířením úhlu mávání křídel (zvětší opisovaný oblouk). Z hlediska aerodynamiky by bylo výhodnější zvýšit frekvenci mávání křídel. To jí však nedovoluje utváření létacího svalstva. (Foto: Steve Roberts)

Rychlost mávání křídel je skutečně obdivuhodná. Jak říká dr. Dickinson, „čím je hmyz menší, tím rychleji mává křídly – aerodynamický výkon totiž klesá v závislosti na velikosti, menší zvířata jsou nucena mávat křídly rychleji. Například frekvence komářích křídel je 400x za sekundu, ptáci naopak mávají křídly pomalu.

U včel by se předpokládalo, že budou mávat křídly o něco pomaleji a že budou s nimi opisovat devadesátistupňový oblouk stejně jako jiný létající hmyz, přičemž v některých případech křídla opisují téměř půlkruh. Včela svými křídly mává do krátkého oblouku 90 stupňů, a na svou velikost až směšně rychle – až 230x za sekundu.

 Octomilka (Drosophyla melanogaster) je pro srovnání 80x menší a její frekvence křídel je pouze 200x za sekundu.
Pokud chce včela vyvinout více energie, např. když letí do úlu s nákladem nektaru či pylu, pouze rozšíří úhel mávání křídel, ale frekvence zůstává na stejné hladině. „To je také ojedinělé, protože z hlediska aerodynamiky by bylo mnohem výhodnější, kdyby včela zvýšila frekvenci mávání křídel a nikoli křídly opisovaný oblouk.

Podivná včelí strategie souvisí s utvářením létacího svalstva. Včelám se totiž vyvinulo svalstvo, které se fyziologicky v mnohém liší od jiného hmyzu. Létací svaly včel totiž musí pracovat na konstantní frekvenci a relativně rychle, jinak nevyvinou dostatek energie,“ vysvětluje vědec.

„Včelí svalstvo křídel je důkaz toho, že předpokládat perfektní evoluční adaptaci zvířat, může být chyba. Jedna z našich hypotéz je, že prapředek včely získal tento typ svalů a současná včela musí s touto zvláštností žit,“ dodává Michael Dickinson.