آلية طيران الحشرات (Flight Mechanism)
إن الطيران عند الحشرات يتم بتصفيق الأجنحة، بحيث تتحرك الأجنحة إما منفردة أو حرة كما في الرعاشات، أو مجتمعة وبشكل متناسق لحركتهما بواسطة اشتباك الجناحين الأمامي والخلفي بعضهما ببعض كما في معظم أنواع الحشرات. وفي غالبية حشرات غمدية الأجنحة ونصفية الأجنحة يقوم الجناح الخلفي فقط بالطيران، بينما لا يتحرك الجناح الأمامي ويبقى ثابتا . أما في حشرات رتبة ذات الجناحين فلم يبق لها سوى زوج واحد فقط من الأجنحة العاملة .
وتتم حركة الأجنحة المؤدية لعملية الطيران عن طريق نشاط مجموعة من أزواج العضلات المتناظرة في ترتيبها والتي تعمل على رفع وخفض ترجة الحلقات الصدرية الحاملة للأجنحة، وعلى تحريك صفائح قاعدة الجناح (Basalare) وأسفل الجناح (Subalar) وصفائح الجناح الإبطية التي لا تتصل مع الجناح ذاته، بل ترتبط مع الجزء الطرفي من الترجة في نقطة تمفصل مرنة .
ويمكن تقسيم العضلات الصدرية المحركة للأجنحة أثناء الطيران وحسب عملها إلى نوعين (أشكال (1 و 2) :
أ - عضلات غير مباشرة ((Indirect Muscles : ليس لهذه العضلات أي اتصال بقواعد الأجنحة، بل تتصل بالصدر ، ولكنها تؤثر في حركة الأجنحة بشكل غير مباشر، وهي تتكون من نوعين من العضلات :
1- عضلات طولية ظهرية Longitudinal Tergal Muscles)) : وهي إما أن تمتد بطول الحلقة الصدرية الحاملة للجناح وترتبط بحواف صفائحها الظهرية المنغمدة أو الذراع الداخلي للترجة Phragma)) في بداية ونهاية الحلقة الصدرية وتسمى العضلات الطولية الوسطية Median L. M.)) ، أو ترتبط بين الذراع الداخلي للترجة والترجة نفسها فتسمى العضلات الجانبية المائلة (Lateral Oblique Muscles) (شكل 1) . وانقباض هذه العضلات يؤدي إلى ابتعاد الترجة عن الاسترنة، وبالتالي تقوس ظهر الحشرة، مما يؤدي إلى انخفاض الجناح للأسفل (شكل 2) .
2- عضلات عرضية ظهرية بطنية (Tergo Sternal Muscles) : وهي التي تربط الترجات بالاسترنات للحلقة الصدرية الحاملة للجناح (شكل 1). وعند انقباضها تعمل على اقتراب الترجة من الاسترنة، وبالتالي ارتفاع الجناح للأعلى (شكل 2) .
الشكل (1) عضلات الحلقة الصدرية الحاملة للجناح
(عن نصر الله 1995)
وعليه فإنه بتوالي انقباض وارتخاء هاتين المجموعتين من العضلات يرتفع وينخفض الجناح بسرعة كبيرة .
ب- عضلات مباشرة ((Direct Muscles : وهي ترتبط مباشرة بالصفائح القاعدية للجناح (أشكال 1 و 2) ، ومنها :
1- العضلات الإبطية ((Axillary Muscles : وتنشأ من الهيكل الداخلي للبلورا وتنغمد في الصفيحة الإبطية الثالثة لقاعدة الجناح .
2- عضلات الصفائح القاعدية للجناح (Basalar Muscles) : وتتمثل في ثلاثة أزواج من العضلات ، الأولى تخرج من منطقة الصفيحة الأمامية للبلورا (Episternum) وتعرف بـ (Pleurobasalar) والثانية من الاسترنة وتعرف باسم (Sternobasalar Muscle) ، والثالثة من القنطرة الأمامية للحرقفة وتعرف باسم (Coxobasalar Muscle) .
3- عضلات صفائح أسفل الجناح (Subalar Muscles ) : أولى هذه العضلات تتمثل في عضلة تنشأ من الجزء السفلي للصفيحة الخلفية للبلورا (Epimeron) وتعرف بـ Pleurosubalar ، وثانيها عضلة أخرى تنشأ من الجزء العلوي للحرقفة وتعرف بـ (Coxosubalar muscle) ، وكلاهما ينغمد في صفيحة أسفل الجناح (Subalar) . وتؤدي حركة هذه العضلات إلى تحريك الجناح حركة خفيفة نحو الخلف ودفعه قليلاً إلى الأمام ، مما يساعد على إحداث حركة مروحية للجناح أو دوران الجناح (أشكال 2 و 3) . وكذلك يؤدي انقباض هذه العضلات إلى خفض الجناح وانطباقه على البطن .
وعندما تعمل هذه العضلات جميعها بشكل منتظم فإنها تؤدي إلى رفع الجناح للأعلى وخفضه للأسفل، وكذلك وفي نفس الوقت تحركه للأمام والخلف بطريقة تشبه حركة المروحة. ففي الحشرات التي تتحرك للأمام أثناء طيرانها يجذب الجناح الهواء من الأعلى ومن الأمام ويدفعه للخلف، وبذلك تكون حركة الجناح على شكل مجموعة من المنحنيات المتصلة والمتجهة إلى الأسفل والأمام ثم إلى الأعلى والخلف وهكذا (شكل 3). وعلى ضوء ذلك فإن الحشرة تشكل منطقة ضغط منخفض أعلاها وأمامها ومنطقة ضغط مرتفع خلفها مباشرة. ونتيجة لذلك تكون حركة الطيران لدى هذه الحشرات محصلة لثلاث قوى هي الدفع التي تبذلها الحشرة (حركة الأجنحة لأعلى ولأسفل) وقوة الجاذبية الأرضية ثقل الجسم وقوة مقاومة الهواء . وعندما ترتفع الحشرة وتحلق أثناء طيرانها فإنها تجعل مستوى الأجنحة أقرب إلى المستوى الأفقي . وتحتاج عضلات الطيران الصدرية في الحشرات إلى طاقة حرارية تستمدها بعض الحشرات من تحريك أجنحتها
الشكل (2) عضلات الطيران المباشرة وغير المباشرة في الحشرات
(عن نصر الله 1995)
الشكل (3) آلية الطيران في الحشرات وبعض العوامل المؤثرة فيه
(عن مصادر مختلفة)
قبل الطيران لرفع حرارة جسمها إلى أكثر من ثلاثين درجة مئوية . وفي حالة طيران الحشرات في مكانها فإن طرف الجناح يرسم عند حركته خطاً مائلاً على شكل حرف (8) (شكل 3). وتعتمد الحشرات البطيئة الطيران على حركة العضلات الطولية والعرضية غير المباشرة فقط، مما ينتج عنه طيران بطيء ، بينما تعتمد الحشرات السريعة الطيران على عدد آخر من عضلات الطيران المباشرة وغير المباشرة والممتدة بين الاسترنة والبلورا وكذلك الترجة والاسترنة مما يؤدي إلى زيادة حركة الأجنحة وتغيير أوضاعها. بالإضافة إلى ذلك فإن زيادة مرونة منطقة التمفصل تؤدي إلى ازدياد مرات الانقباضات والانبساطات الانعكاسية التي تزيد من عدد ضربات الأجنحة .
وتختلف عدد ضربات الجناح في الحشرات على حسب أنواعها، حيث تتراوح بين (9 - 11) ضربة/ ثانية في أبي دقيق الملفوف الكبير، وحوالي (30) ضربة/ ثانية في الرعاشات الكبيرة و (190) ضربة/ ثانية في شغالات نحل العسل وحوالي (300) ضربة/ ثانية في الذباب المنزلي، وقد تصل إلى (1000) ضربة/ ثانية في أنواع ذباب الهاموش. وتتعلق سرعة الحشرات على الطيران بعدد ضربات الجناح في الثانية وقدرة الجناح الكبير على الحركة المروحية حول محوره الطولي، وكذلك على طول الأجنحة. فقد تصل الكبير على الحركة المروحية حول محوره سرعة طيران فراشات الصقر إلى (50) كم/ الساعة، وفي الرعاشات الكبيرة إلى (40) كم/ساعة، بينما لا تتعدى سرعة طيران شغالات نحل العسل (15) كم/ساعة والذبابة المنزلية (10) كم/ساعة .
- العوامل المؤثرة في الطيران Factors Affecting Flight))
أ - سرعة الرياح Wind Speed)) : تلجأ الحشرة للطيران عندما تكون الرياح هادئة أو سرعتها منخفضة نسبيا، بينما تعمد الحشرات إلى الهدوء والاستقرار والتشبث على ما تقف عليه أو الاختباء في أماكن هادئة محمية أثناء الرياح الشديدة. وبإمكان الحشرة أن توجه نفسها في أي اتجاه إذا كانت سرعة طيران الحشرة أكبر من سرعة الرياح، أما إذا تجاوزت سرعة الرياح سرعة طيران الحشرة فإنها توجه نفسها في اتجاه الرياح (شكل 3).
ب - الضوء (Light) : من الحشرات ما ينشط نهاراً (Diurnal) ويسكن ليلاً، إذ إنها تعتمد في طيرانها والوصول إلى هدفها عن طريق حاسة الرؤية كما في أنواع أبي دقيقات. في حين أن هناك مجموعات أخرى من الحشرات ذات النشاط الليلي ((Nocturnal تعتمد على حاسة الشم للرائحة ولا تعتمد على حاسة الرؤية في الوصول إلى هدفها كما في فصيلة الفراشات الليلية
ج - درجة حرارة الجو ((Air Temperature : لكل حشرة درجات حرارة مثالية تكون مختلف نشاطاتها على أشدها عليها ، ويقل هذا النشاط كلما انخفضت درجة الحرارة عنها حتى تصل إلى الحد الحراري الأدنى للدخول في النشاط. فمثلاً يجد الجراد الصحراوي صعوبة في طيران الهجرة إذا انخفضت درجة حرارة الجو عن (22) درجة مئوية، ولكنه يضطر أحياناً إلى تحريك أجنحته أو تعريض جسمه لأشعة الشمس المباشرة لرفع درجة حرارة جسمه قبل الطيران في حال اضطراره للطيران على درجة حرارة منخفضة .
د - نمو العضلات ((Muscle Development : قد يُلاحظ بأن الحشرات الكاملة المنسلخة حديثاً من العذارى أو من الحوريات تبقى فترة من الزمن غير قادرة على الطيران ، لأن عضلاتها غير كاملة النمو والتكوين وتختلف هذه الفترة الزمنية بين أنواع الحشرات، فقد تستغرق تلك المدة (10-7) أيام في الجراد، بينما لا تتعدى بضع ساعات في حشرات المن .
هـ - الرائحة (Scent) : يلاحظ أحياناً بأن بعض الحشرات قد تبدأ بالطيران عكس اتجاه الريح قاصدة الوصول إلى مصدر الرائحة كجاذب غذائي أو جاذب جنسي ، كما يحدث في حالة الحشرات الماصة لرحيق الأزهار أو في حالة إفراز إناث الفراشات للجاذبات الجنسية لاجتذاب ذكور نوعها نفسها .
عموماً يكون الغرض من طيران الحشرة إما للبحث عن الغذاء، وإما لاختيار مكان ملائم لوضع البيض، أو للتزاوج، أو للهرب من الأعداء ، أو غير ذلك قاصدة بذلك مسافات قصيرة غالباً . بينما تلجأ بعض الحشرات إلى الطيران لمسافات طويلة فيما يعرف بالهجرة (Migration) ، كما في حالة أسراب الجراد الصحراوي التي تقطع في طيرانها آلاف الكيلومترات .
