Het is zomer. Samen met barbecues, strandexcursies en honkbalwedstrijden betekent dit ook de komst van een bijzonder ongewenste bezoeker - de mug.
Maar terwijl we ons ineenkrimpen en ons de horden muggen voorstellen die ons binnenkort zullen storen, moeten we het ook aan hen overhandigen - het zijn opmerkelijke winterharde wezens die bestand zijn tegen allerlei soorten sprays, insectenwerende middelen, kaarsen en alles wat we naar ze gooien . En een van hun meest verbazingwekkende vaardigheden is dat ze kunnen blijven vliegen tijdens een van de eigen aanvallen van de natuur: een vallende regendruppel.
Voor een mug is geraakt worden door een regendruppel het equivalent van een mens die geraakt wordt door een object van 3 ton - ongeveer de grootte van een pick-up. Een individuele regendruppel is ongeveer 50 keer de massa van een mug, en de druppels vallen met snelheden zo snel als 22 mijl per uur. Toch zijn de kleine insecten in staat om talloze botsingen te overleven tijdens een storm, wanneer deze gevaren ter grootte van een vrachtwagen overal om hen heen dalen.
Hoe doen ze dat? Volgens een studie eerder deze week gepubliceerd in de Proceedings van de National Academy of Sciences, is het de kleine omvang van de mug - samen met een zen-achtige benadering van passieve weerstand - waardoor hij ondanks deze enorme botsingen in vlucht kan blijven.
Muggen, zo blijkt, combineren een extreem sterk exoskelet met een minuscule massa om de kracht van elke regendruppel te minimaliseren wanneer deze toeslaat. Het feit dat ze zoveel lichter zijn dan de regendruppels, betekent dat de druppels heel weinig momentum verliezen wanneer ze botsen met de muggen, wat zich vertaalt in zeer weinig kracht die op het insect wordt uitgestoten.
Bovendien, in plaats van sterk tegen de druppels te staan, of ze zelfs te proberen te ontwijken, gaan muggen gewoon mee met de stroom. "Terwijl de regendruppel valt, in plaats van zich tegen de regendruppel te verzetten, komen ze eigenlijk samen als een verstekeling, " vertelde David Hu, ingenieur bij Georgia Tech en auteur van de studie, aan NPR. "Dus als resultaat krijgen ze heel, heel weinig kracht." De impact van de regendruppel kan de mug gedeeltelijk uit zijn koers slaan, maar het is niet zo schadelijk voor het insect als het zou worden geabsorbeerd als een directe treffer.
Even nadat de muggen aan de regendruppels zijn vastgeklemd, gebruiken ze hun vleugels en lange benen als miniatuurzeilen om zichzelf van de vallende druppels te tillen voordat ze tegen de grond botsen, zoals te zien in de video hieronder. Het grootste gevaar, zo ontdekten de onderzoekers, is wanneer muggen worden getroffen door regendruppels wanneer ze al dicht bij de grond zijn, want als ze niet op tijd kunnen loskomen, worden ze met dezelfde snelheid als de vallende druppel tegen de aarde geslagen .
Hoe heeft de onderzoeksgroep, onder leiding van Hu's promovendus Andrew Dickerson, de strategie van de muggen bepaald? "Het raken van een mug met een regendruppel is een moeilijk experiment, " zei Hu. “Het eerste wat we deden was kleine druppels uit het verhaal op de derde verdieping van ons gebouw op een container met muggen laten vallen, en je kunt je voorstellen dat dat niet zo goed ging. Het is alsof je het slechtste spelletje darts speelt dat je je kunt voorstellen. '
Uiteindelijk brachten de onderzoekers het experiment binnen en bouwden ze een kooi van acryl om de muggen te bevatten die ook het binnendringen van waterdruppels mogelijk zouden maken.
Ze raakten vervolgens de insecten met kleine waterstralen om de snelheid van vallende regendruppels te simuleren en filmden zes Anopheles- muggen die de waterstroom binnendrongen. Ze gebruikten een high-speed camera die 4000 frames per seconde opnam (een typische videocamera legt 24 frames per seconde vast). Alle zes van de insecten overleefden, en de beelden - samen met theoretische vergelijkingen - stelden de wetenschappers in staat om het opmerkelijke vermogen van de insecten om met regen om te gaan beter te begrijpen.
De experimenten werden ook uitgevoerd met het oog op praktische engineering. Het ontwerp en de bouw van micro-luchtvoertuigen (MAV's) - kleine robotvliegtuigen die mogelijk kunnen worden gebruikt voor bewaking en andere doeleinden - vordert in laboratoria over de hele wereld. Het Californische bedrijf AeroVironment heeft een op kolibries geïnspireerd microvliegtuig ontwikkeld dat minder weegt dan een AA-batterij, en andere bedrijven en onderzoekslaboratoria overwegen momenteel om nog kleinere autonome vliegtuigen te maken. Een beter begrip van hoe het natuurlijke leven evolueerde om in de regen te vliegen, merken de onderzoekers op, zou ons kunnen helpen om onze eigen kleine ambachten te ontwerpen om ook in de elementen te blijven.
