導入
昆虫は実際に空を飛ぶことができる唯一の無脊椎動物です。クモや他の多くの小さな生物は風によって運ばれますが、翼がなく、動きを指示することはできません。飛行能力は昆虫の分散にとって重要でした。この能力により、彼らは捕食者から逃れ、より簡単に交尾し、子孫を預けることができる新しいビオトープや新しい食料貯蔵庫に到達することができます。
成虫の最終段階（またはカゲロウの場合は亜成虫）の昆虫だけが飛行することができます。昆虫の幼虫にはこの能力はありません。
同様に、たとえ羽がある昆虫であっても、すべての昆虫が必ずしも飛ぶとは限りません。単に飛行機に乗りたがらない人もいれば、飛行機に乗ることのできない人もいます。
過去 3 億 5,000 万年にわたり、昆虫は人類が発明したものよりも多くの点で優れた、技術的に独創的な驚くべき飛行スキルを発達させてきました。羽ばたき飛行や柔軟な翼に関する空気力学の最新の知識でも、昆虫のすべてのパフォーマンスをまだ説明できません。
昆虫の飛行の研究には、マイクロドローンなどの技術的応用があります。
進化と適応
3 億 5,000 万年前、地球に超大陸が 2 つしかなかった石炭紀に、ある時点から昆虫が飛び始めました。地球の歴史における最初の「飛行士」はトンボに似ており、飛行筋が直接取り付けられた 2 対の翼を持ち、腹部の上で翼を折りたたむことができませんでした。
これらの最初の飛行昆虫の子孫である現在の昆虫のほとんどは、翼のペアの数を1 つに減らすか、2 つのペアを 1 つとして機能させ、翼の間接的な取り付けシステムを使用することによって、その解剖学的構造を簡素化しています。 。自然選択は、翼、その制御システム、感覚システム、そして空気力学や運動学に影響を与えるあらゆるものを洗練させてきました。
昆虫の羽の特別な特徴は、そのねじれ(「くさび」) です。ほとんどの昆虫の羽はプロペラの羽根のようにねじれており、先端よりも基部の迎え角が大きくなります。このねじれは 10 度から 20 度程度です。さらに、翼の表面は必ずしも平坦または滑らかではありません。ほとんどの大型の昆虫は、翼の断面がほぼ飛行機の輪郭になるように配置された静脈間の角度で歪んだ翼膜を持っています。したがって、基本的な翼の形状は、定常状態でもある程度の揚力を生成することができます。
ほとんどの昆虫は、胸部にある小さな筋肉を使用して迎え角、硬さ、拍動周波数を調整することで羽を制御します。
一部の昆虫は、飛行には不利だが、交尾や保護など、他の機能を果たすことができる翼の特性を発達させています。
他の昆虫は、特殊な生態学的ニッチを占拠することで、非常に狭い空間で食物にアクセスしたり、自分より大きな捕食者から逃げたり、逆に捕食者として獲物を捕まえたりするための、驚くべき操縦能力を獲得する必要がありました。空気力学的観点から見た操縦性は、大きな揚力と推力によって実現されます。飛翔する昆虫は通常、その重量の最大 3 倍の揚力と最大 5 倍の水平推力を生成します。
昆虫の飛行メカニズムには主に 2 つの異なるタイプがあります。それぞれのタイプには独自の長所と短所があります。鳩類がより原始的な飛行メカニズムを持っているという事実は、彼らが帆船作りが下手であるということではありません。それらは、その後進化したものよりも、ある程度は機敏です。