Met mollige lichamen en kleine vleugels hebben hommels geen reputatie voor hun luchtvaardigheden. Hun onhandige manier bracht sommige wetenschappers ertoe ten onrechte te suggereren dat hun vlucht zelfs aerodynamica tartte. Maar wat ze missen aan elegantie, maken ze goed op hoogte. Volgens nieuw onderzoek zouden hommels in theorie de Mount Everest kunnen bereiken.
gerelateerde inhoud
- Zombees heeft het in de VS gemaakt
- Kunnen bijen worden getraind om kanker weg te snuiven?
- De Amerikaanse hommel crasht ook
Het idee dat bijen deskundige bergbeklimmers kunnen worden, lijkt onlogisch. "Je beklimt een berg en het is koud en moeilijk om te ademen. Er is geen zuurstof. Voor vliegende insecten is het nog erger", zegt Michael Dillon , een ecoloog aan de Universiteit van Wyoming in Laramie . "De luchtdichtheid is verminderd, dus het is moeilijk om daadwerkelijk krachten te produceren door met je vleugels te klappen. Er zijn gewoon minder moleculen in de lucht om tegen te duwen."
Maar volgens Dillon en zijn collega Robert Dudley, een ecoloog aan de Universiteit van Californië in Berkeley en het Smithsonian Tropical Research Institute in Panama, zouden we er verstandig aan doen om bijen niet te onderschatten. Het paar keek naar de vlieglimieten van hommels en publiceerde hun resultaten vandaag in Biology Letters . "Tot onze verbazing kunnen [bijen] veel hoger vliegen dan we dachten dat ze zouden kunnen", zegt Dillon.
Vliegende insecten zijn moeilijk te bestuderen in het veld en wetenschappers weten niet veel over de extreme grenzen van bijen vlucht. Ze hebben echter enkele aanwijzingen: Carpenter bijen ( Xylocarpa varipuncta ) afkomstig uit het zuidwesten van de Verenigde Staten kunnen zweven in omgevingen met lage luchtdichtheid die kenmerkend zijn voor grote hoogten. Tropische orchidee-bijen kunnen tijdens het zweven twee keer zo zwaar worden, een andere indicator dat bijen iets meer vliegvaardigheden hebben dan alleen het vermogen om van de ene bloem naar de andere te fladderen.
Die bijen zijn tropische of laagland soorten, terwijl hommels gewone bewoners zijn van Alpine wandelpaden van de Amerikaanse Rockies naar de Andes. "Ze lijken echt goed te zijn in het hangen op grote hoogte", zegt Dillon. Dus de onderzoekers vroegen zich af, hoe moeilijk is het voor bijen om daar echt rond te vliegen?
Een hommel van een niet-geïdentificeerde soort nadert een bloem die groeit op een hoogte van ongeveer 6500 voet (2000 meter) in de buurt van Urumqi, in het noordwesten van China. (Foto: ME Dillon) In de bergen van West-China legden de onderzoekers er zes vast lokale mannelijke hommels ( Bombus impetuosus ) in het wild op ongeveer 10660 voet. Ze staken de bijen in een hypobarische kamer en zuigen geleidelijk lucht uit, simulaties van hogere hoogtes met verminderde zuurstof en luchtdichtheid. "Alleen al door lucht weg te pompen, kunnen we de totale luchtdruk verlagen, zoals het dragen van de bij de berg op", zegt Dillon.
Ze observeerden het gedrag van de bijen, namen geluid op om hun ritme van de vleugelslag te berekenen en analyseerden vleugelbewegingen van videobeelden. De gemiddelde hommel kon nog steeds succesvol rond ongeveer 26.000 gesimuleerde voeten zweven en twee bijen vlogen hoger dan 29.527 gesimuleerde voeten - dat is ongeveer 500 voet boven de top van de Mount Everest.
Een hommel die vliegt in een hypobarische kamer waarin de luchtdruk ongeveer gelijk is aan die op een hoogte van 19.600 voet (6000 meter). (Video met dank aan Michael Dillon) Om zulke duizelingwekkende hoogten te bereiken, heeft elk vliegend organisme (of zelfs een helikopter) in principe twee opties: sneller hun vleugels slaan of hun amplitude van de vleugelslag vergroten, de hoek waardoor ze hun vleugels slaan. Gewoon sneller fladderen met hun kleine vleugels zou waarschijnlijk moeilijker zijn voor een bij omdat ze hun vleugels op een vrij unieke manier slaan, dus de beste optie voor de bij is om bredere slagen te nemen.
"Ze zien er bijna uit alsof ze op een bepaalde manier water betreden, " zegt Dillon. "Ze slaan hun vleugels door een bredere boog zodat ze elke keer dat ze hun vleugels door die boog bewegen in feite hun vleugels tegen meer moleculen duwen dan ze zouden anders. "Hij merkt op dat er andere subtielere veranderingen in vleugelbewegingen zijn waardoor ze ook de kracht kunnen vergroten die hun vleugels produceren.
Laten we echter een stapje terug doen - het experiment betrof bijen in wezen een pot, met luchtdruk en zuurstofniveaus die om hen heen veranderden. Maar hoe zit het met de wind, de kou, de sneeuw en de talloze andere factoren die het beklimmen van een berg zo gevaarlijk maken? Het blijkt dat bijen winterharde wezens zijn - Dillon heeft hommels gevonden tot wel 16.000 voet. Op grote hoogtes waar "er alleen maar de bloemenkoppen uit de sneeuw komen, ritsen hommels daarheen en bezoeken deze bloemen", zegt Dillon . Het feit dat ze vlogen, spreekt van het vermogen van de bijen om zich aan dergelijke hoogteverschillen aan te passen.
Dus, waarom hebben bijen dit vermogen? Alle vliegende dieren kunnen op verschillende manieren omgaan met hoogte, maar ze hebben meestal een overmatige vluchtprestatie waardoor ze dit kunnen doen. Voor bijen en andere insecten, "die overmatige vluchtprestaties is echt handig voor dingen zoals ontsnappen aan roofdieren", zegt Dillon. Met vogels die door de lucht patrouilleren en spinnen die op de loer liggen, is het een gevaarlijke wereld voor een bij.
Bijen moeten ook stuifmeel en nectar terug naar de bijenkorf dragen. "Bijen kunnen een ongebruikelijk geval zijn, omdat hun behoefte om zware lasten te tillen een secundair voordeel kan opleveren dat ze een groter hoogtebereik hebben. Ze zouden niet noodzakelijkerwijs in staat zijn om beide tegelijkertijd te doen - althans niet in dezelfde mate, " zegt Richard Bomphrey, een bioloog aan het Royal Veterinary College van de University of London in het VK. In wezen kan het vermogen van de bijen om een berg op te trekken gewoon een bijproduct zijn van eigenschappen die zijn ontwikkeld om het verzamelen van pollen te verbeteren.
Inzicht in de vlieglimieten van bijen en andere insecten en dieren kan wetenschappers helpen voorspellen hoe klimaatverandering hun bereik kan beïnvloeden. Afgezien van het geven van een beter begrip van insectenecologie, informeren vliegstudies ingenieurs die kleine vliegende robots proberen te bouwen - die op een dag bijvoorbeeld het verkeer kunnen volgen of een ramplocatie kunnen onderzoeken - over hoe het beste bijen en andere insecten kunnen nabootsen.
"Dit artikel is een elegante demonstratie van hoe vliegende dieren hun aerodynamische krachten kunnen verbeteren door eenvoudige kinematische veranderingen", zegt Bomphrey. Ingenieurs, suggereert hij, kunnen voortbouwen op dezelfde strategie. Dus op meer dan één manier, brengen deze bevindingen de vlucht van de hommel naar een geheel nieuw niveau.
