WikiDer > Insektenflug

EIN Maus grauer Klickerkäfer mit versetzten Flügel und Flügeldecken. Schnittkäfer können nicht vom Boden aus fliegen, sie steigen zuerst auf einen höheren Punkt

EIN goldener tor fliegt hoch

EIN Kolibri Schmetterling

Insektenflug ist die fliegende Form von Fortbewegung durch Insekten. Insekten sind die ersten Tiere, die fliegen konnten.

Evolution

Die Zahl der fossilen Insekten ist für die Paläozoikum und keiner von ihnen ist konserviert in Bernstein. Das älteste Fluginsektenfossil ist wahrscheinlich 325 Millionen Jahre alt Delitzschala bitterfeldensis. Der 400 Millionen Jahre alte Rhyniognatha Hirsti wurde als das älteste Fluginsekt charakterisiert, könnte aber ein Tausendfüßler.^[1] Der Insektenflug hat sich jedoch wahrscheinlich schon bei gebildet Pterygota oder geflügelte Insekten im spätes Devon oder Karbon von flügellos apterygota. Delitzschala gehörte zu Palaeodictyoptera, ein Auftrag von mehr als 30 Familien die am Ende des spätes Perm ausgestorben. Wegen der hohen Sauerstoffgehalt, bis zu 35%, und der Mangel an fliegenden Wirbeltieren wurde Gigantismus möglicherweise, wie in Palaeodictyoptera, Megaseccoptera und Meganisopteren, wahr Meganeura monyic hatte eine Flügelspannweite von etwa 70 Zentimetern.

EIN Motte wärmt sich zum Fliegen auf

Seit dem 19. Jahrhundert wird diskutiert, ob sich Flügel als völlig neue Bauwerke oder aus bestehenden Bauwerken gebildet haben. Letztere erhielt die meiste Unterstützung, mit der Frage wieder, welche Struktur dies gewesen sei. Das Luftröhre wie mit dem Nymphen von Eintagsfliege wurden als Option angesehen, aber basierend auf der Anatomie von Palaeodictyoptera fand die Theorie Unterstützung, dass Flügel aus einer Kombination von paranota - das zurück von dem Bruststück - und der Körperwand. Für den dahinterstehenden Entstehungsmechanismus wurden zwei Optionen in Betracht gezogen: die Theorie der fliegende Eichhörnchen und das von fliegender Fisch, also an Land oder auf See. Mit der Entdeckung des 407 Millionen Jahre alten SpringschwanzRhyniella-Vorläufer die erste Theorie fand die meiste Unterstützung. Die Paranota wäre zunächst als Fläche zum Sammeln von Sonnenwärme entstanden und würde somit früher aktiv werden. Aus diesen Strukturen entwickelte sich eine Form, die es ihnen erlaubte, zuerst zu schweben und dann zu fliegen.^[2]

Direkter und indirekter Flug

Libellen wenn Hemicordulie tau Direktflug nutzen

Direkter und indirekter Flug

Bei den Mayfs und Libellen die Flugmuskulatur ist direkt mit den Flügeln verbunden, das ist Direktflug. Der Direktflug hat sich zuvor entwickelt und ermöglicht es den Flügeln, sich unabhängig voneinander zu bewegen, was zu einer hohen Manövrierfähigkeit führt. Diese Arten können ihre Flügel nicht falten.

Bei den meisten Fluginsekten befinden sich diese Muskeln jedoch am Brustkorb, das ist indirekter Flug. Die meisten von diesen Neopteren können ihre Flügel falten. Beim indirekten Flug wird die Elastizität des Bruststücks für die Hälfte des Hubs genutzt und dadurch effizienter. Eine hohe Hubzahl wird ermöglicht durch asynchrone Muskeln, Muskeln, die mehrere haben Muskelkontraktionen zu einem einzigen machen Aktionspotential.

Beim indirekten Flug trifft man sowohl synchrone als auch asynchrone Muskeln an, beim direkten Flug nur synchrone. zweiflügelig, Hymenopteren und Käfer haben sowohl direkten als auch indirekten Flug, bzw. synchron und asynchron.

Aerodynamik

Insektenflügel sind anders als a Flugzeugflügel eben. Beim Flügelschlagen Auftriebskraft zu generieren, gibt es eine Reihe von zeitlich schwankenden (unsicher) Effekte, die diese Auftriebskraft verstärken oder abschwächen können.

Wagner-Effekt

Es zu Herbert A. Wagner genannt Wagner-Effekt tritt mit Flügeln unter a . auf Betrachtungswinkel was noch nicht der Zeitdurchschnitt ist (stetig) Phase. In dem stetigPhase, an der scharfen Kante der Austrittsseite, die Kutta-Zustand, wo die Luft nicht am Rand entlang strömt, sondern oben und unten strömt Wirbel oder sich Wirbel am Rand treffen. Die Geschwindigkeit dabei damm punkt ist null. Bis zum viskose Wirkung Es dauert jedoch einige Zeit, bis sich diese Wirbel vollständig gebildet haben. Das gilt auch für die Anfangswirbel das ergibt sich aus Veröffentlichung hinter dem Flügel. Dadurch wird eine dem Ausgangswirbel entgegengesetzte Zirkulation in Gang gesetzt und diese Zirkulation entsprechend der Wirbeltheorie die Auftriebskraft. Zu Beginn des Wirbelbildung (Wirbelablösung) ist der Abflugwirbel jedoch noch zu nah am Flügel, was die Zirkulation behindert. Dieser Wagner-Effekt reduziert die Auftriebskraft, aber dieser Effekt erscheint bei der reynolds zahlen das gilt für Insekten.

Klatsch-Schaukel-Bewegung

klatschen

Die Flügel nähern sich dorsal

Die Flügel schlagen gegeneinander, beginnend mit dem Eintrittsseite, danach drehen sich die Flügel über diese Seite in Richtung der Austrittsseite

Durch Wirbelbildung Bei der Rotation entstehen Anschlagwirbel, die in die aufwachen. Die Druckluft erzeugt zusätzliche Auftriebskraft

Blaue Linien stellen die induzierte Geschwindigkeit dar, orange die Kraft auf das dicke Schwarze Tragflächen. Die dünnen schwarzen Linien sind die Wirbel

Welle

Die Flügel klappen über die Austrittsseite wieder auf, so dass die Eintrittsseite zuerst freigibt

Die einströmende Luft erzeugt auch zusätzliche Auftriebskraft, indem sie die Zirkulation um die Flügel verstärkt

Auf der Eintrittsseite entstehen wieder Wirbel, aber auf der Austrittsseite heben sich die Wirbel durch eine gegenläufige Zirkulation gegenseitig auf

Das Klatsch-Schaukel-Bewegung das von Torkel Weis-Fogh vorgeschlagen wurde, erhöht die Auftriebskraft. Die Flügel schnappen beim Aufschlag zusammen, beginnend mit dem Eintrittsseite oder Vorderkante (costa) und dann die Austrittsseite oder Hinterkante durch Schwenken der Flügel über die Eintrittsseite. Dies verursacht Stoppwirbel und die Zwangsluft erzeugt zusätzliche Auftriebskraft.

Die Flügel klappen dann über die Austrittsseite wieder auf, so dass die Eintrittsseite zuerst freigibt. Die einströmende Luft erzeugt auch zusätzliche Auftriebskraft, indem sie die Zirkulation um die Flügel verstärkt. Auf der Eintrittsseite werden wieder Wirbel erzeugt, aber auf der Austrittsseite heben sich die Wirbel gegenseitig auf, weil sie eine entgegengesetzte Zirkulation haben. Dies kann den Wagner-Effekt unterdrücken, so dass die Zirkulation schneller beginnt.

Das Zusammenfalten der Flügel führt zu mehr Verschleiß und viele Insekten falten die Flügel nicht zusammen. Vor dem Thripse dies ist jedoch der wichtigste Faktor für die Auftriebskraft, da die ausgefransten Flügel nicht geeignet sind, ausreichende Vorderkantenwirbel zu erzeugen.

Vorderkantenwirbel

Pronation beim Abschlag

Supination beim Aufschlag

Ein dritter Effekt ist der des vorderen Randwirbels (Vorderkantenwirbel, LEV). Der zunehmende Anstellwinkel bewirkt eine Lockerung, was normalerweise einen Verlust an Auftriebskraft bedeuten würde, aber bevor die Hinterkante erreicht wird, erfolgt eine Wiederverbindung und der Kutta-Zustand bleibt intakt. Der große Anstellwinkel erzeugt viel zusätzliche Auftriebskraft und ist damit der wichtigste Faktor für die Auftriebskraft von Insekten. Edward C. Polhamus schlug eine Analogie vor, bei der an einem stumpfen Profil mit einem Anstellwinkel ein Sog parallel zum erzeugt wird Flügelakkord. Zu den . hinzugefügt potentielle Kraft, die senkrecht zum Profil steht, ist die resultierende Kraft senkrecht zur Flugrichtung, in Richtung der Auftriebskraft.

Bei einem größeren Anstellwinkel ist die Sogkraft durch die Freigabe des Luftstroms nicht parallel zum Flügel, sondern senkrecht dazu. Dadurch wird die Auftriebskraft weiter erhöht, obwohl auch der Widerstand zunimmt. Dieser Effekt verschwindet, sobald der Anstellwinkel so groß wird, dass sich der Luftstrom nicht wieder verbinden kann. Es gibt also eine aufgeschobene Überweisung, verspäteter Stall. Dann wird ein Hinterkantenwirbel gebildet, bis sich auch dieser löst, wonach sich wieder ein Vorderkantenwirbel bildet. Durch diesen Prozess von Wirbelbildung Formen in der aufwachen ein Von Karman Swirl Street. In einem zweidimensional Modell, neue Wirbel bilden sich weiter, aber dreidimensional verbinden Sie den Luftstrom immer noch in großen Winkeln, wie bei der Deltaflügel. Dies beinhaltet einen Luftstrom entlang der Länge zum Flügelspitze eine Rolle, in der die Flügelspitzenwirbel Entfernen Sie einige der Wirbel. Aufgrund dieser Umverteilung von Impuls der vordere Randwirbel bleibt kleiner und verbindet sich früher und länger.

Kramer-Effekt

Es zu Max Kramer genannt Kramer-Effekt ist eine Rotationskraft, die zur Auftriebskraft beitragen kann. Kramer untersuchte Beobachtungen des Piloten, die darauf hindeuteten, dass die Auftriebskraft manchmal in turbulente Luft. In einem Windkanal Kramer induzierte Wirbel, und die Ergebnisse der Studie bestätigten seine Hypothese, dass die Wirbel die Ablösung verlangsamten. Insekten drehen ihre Flügel selbst, Pronation beim Abschlag und Supination während des Aufschwungs. Dies verbessert einerseits den Anstellwinkel, verändert aber in Kombination mit der Bewegung des Flügelschlags auch den Luftstrom, so dass dieser vom Kutta-Zustand abweicht und den Schubpunkt von der Hinterkante wegbewegt. Der durch die Strömung erzeugte spitze Winkel führt zu einer Krümmung, bei der die Viskosität a . ist Schubspannung hat zur Folge. Um den Kutta-Zustand wiederherzustellen, entsteht eine Gegenzirkulation. Je nach Drehrichtung kann diese Zirkulation die Auftriebskraft verstärken oder schwächen.

Zusätzlich zu diesen vier Zirkulationskräften ist die Massenkräfte eine Rolle, die Masse und hinzugefügte Masse der Flügel. Ein weiterer Effekt ist die Flügel-Nachlauf-Interaktion, bei der der Flügelschlag mit dem Nachlauf vorheriger Schläge interagiert und die Beschleunigungskräfte. Diese sind noch nicht vollständig verstanden.

Der Grad der Fluktuation kann ausgedrückt werden durch Strouhals Nummer, das reduzierte Frequenz und das Verhältnis von Flügelspitzengeschwindigkeit zu Vorwärtsgeschwindigkeit, wie es bei Fischen und anderen fliegenden Tieren der Fall ist. Strouhals Zahl ist:

${displaystyle mathrm {St} = {f über U}{A}}$

mit:

f = Hubfrequenz

SIE = Geschwindigkeit

ein = Hubgröße

Bei den meisten Formen ist die Effizienz bei 0,2 < St < 0,4 am größten, obwohl es Ausnahmen gibt. Für die reduzierte Frequenz gilt:

${displaystyle mathrm {k} = {2pi fc über U}}$

bei welchem c ist die Länge des Akkords. An einer k es gibt null Gleichgewichtszustand-Aerodynamik, darüber hinaus wird es langsam instabiler. Über 0,3, die, unsicher Effekte tragen höchstwahrscheinlich zu den aerodynamischen Kräften bei.

Flügelkupplung

Eine große Anzahl von Arten hat eine Flügelkupplung wo die vorderen und hinteren Kotflügel miteinander verbunden sind. Eine primitive Form ist die Fibel, ein Lappen an der Wurzel des Vorderflügel der auf dem Heckflügel Ruhe und gegen den Kleinen costale Rippen drücken. Diese Verbindung tritt unter anderem in der basal oder primitive Familien Urmotten (Micropterigidae) und lila Motten (Eriocraniidae). EIN jugum ist eine vergrößerte Fibel die auch über einen rippenlosen Teil des Hinterflügels fällt und im Karottenbohrer (Hepialidae). EIN reduziertjugum kommt in Familien der Mikrolepidopteren.

Frenate Kupplung bei männlichen und weiblichen Faltern mit Flügelhaken oder Frenulum und Schleife oder Netzhaut

Eine andere Befestigungsmethode ist vielen Motten gemein und besteht aus einer oder mehreren Borsten (Flügelhaken oder Frenulum) an der Vorderkante des Heckflügels, die Schlaufen (Netzhaut) am Frontflügel und verbindet so die Flügel. Diese Flügelverbindung kommt unter anderem in der echte Motten (Tineidae), Nepticuloidea und Incurvarioidea und macht das Fliegen effizienter, da die Flügel wie ein einziger Flügel funktionieren. Diese Kupplung ermöglicht unter anderem den schnellen Flug der Spießen möglich, die eine Geschwindigkeit von 60 Stundenkilometern erreichen kann.

ein Mann Graellsia isabellae von der Unterseite, was zeigt, dass der Frontflügel teilweise über dem Heckflügel liegt

Bei der amplexiformen Kopplung ist der Frenulum verschwunden, wie bei der Nachtpfauenaugen (Saturniidae), Spinner (Lasiocampidae) und alle Schmetterlinge. Diese Schmetterlinge benötigen keine Verbindung, da die Überlappung so groß ist, dass beim Bewegen eines Flügels der andere automatisch mitfährt.^[3]

Bei anderen Insekten mit Gelege besteht es oft aus Stacheln und Borsten, die sich wie ein Klettverschluss. Bei der Skorpion fliegt (Mecoptera) haken also Besen an der Hinterkante des Vorderflügels an Besen an der Vorderkante des Hinterflügels. Bei der Hymenopteren (Hymenoptera) haken eine Dornenreihe an der Vorderkante des Hinterflügels in die gebogene Hinterkante des Vorderflügels ein.^[4]

Migration

Monarchfaltervl für ihre Migration

Das Weltenwanderer (Pantala flavescens) hat aufgrund der wandernden Lebensweise eines der größten Verbreitungsgebiete aller Insekten

Zu Futter oder sich fortpflanzenWandern die notwendigen Insekten, darunter 25 bis 50 Arten Libellen. Diese werden Landstreicher genannt und sind weit über den Fortpflanzungsbereich hinaus zu finden. Sie können in ganz anderen Landschaften und Lebensräumen landen als dort, wo sie herkommen. Libellen haben bekanntlich die Indischer Ozean überqueren kann. Des Weltenwanderer (Pantala flavescens) wurde beobachtet, dass eine Strecke von etwa 7000 Kilometern zurückgelegt werden kann. Es wird sogar vermutet, dass diese Art von Indien nach Süden Afrika fliegt und zurück, Stopps werden auf dem Seychellen und der Malediven. Dabei wird eine Strecke von 14.000 bis 18.000 Kilometern zurückgelegt, was für ein Insekt beispiellos ist.^[5]

Ebenfalls wandernde Schmetterlinge große Entfernungen zurücklegen, wie z Monarchfalter die bis zu 4500 Kilometer aus dem heimischen Boden wandert. Wanderheuschrecken kann an einem Tag Hunderte von Kilometern zurücklegen.

schweben

Einige Insekten können schwimmen, wie z schwimmende Ameisen - unter denen Cephalotes atratus - und schwimmende Rock-Jumper. Spinnen als der Baum Selenops kann auch schwimmen, während einige Spinnenarten ihre Spinnennetz vor dem Ballonfahren, wie Hängemattenspinnen.

Literatur

• Sane, S. P. (2003): „Die Aerodynamik des Insektenflugs“ im Die Zeitschrift für experimentelle Biologie, Bd. 206, p. 4191-4208

Nüsse