Michał Ostrowski
Projekt w przyrodzie.
Ważki – stworzone, by latać
(dok.)
Nawigacja
Tak wspaniali lotnicy jak ważki muszą posiadać precyzyjne urządzenia nawigacyjne. Temu służą kuliste oczy wielkości główki szpilki. Wśród owadów ważki wyróżniają się również szczególnie rozbudowanym aparatem wzroku – zajmuje on większą część powierzchni ich głowy. Oczy ważek zbudowane są z około 30 tysięcy pojedynczych, sześciokątnych komórek (fasetek). Każda taka komórka jest pojedynczym okiem zaopatrzonym w drobniutką soczewkę. Każde oko posiada swój własny kąt widzenia. Wszystkie razem obejmują zatem bardzo szerokie pole, bez potrzeby poruszania okiem lub głową. Inną zaletą budowy tego typu oka jest to, że potrafi ono rozpoznać w ciągu sekundy około 300 obrazów (dla porównania: oko człowieka tylko 20). Dzięki temu wyrafinowanemu technicznemu rozwiązaniu ważka otrzymuje znacznie więcej informacji optycznych, co jest konieczne do szybkiego i precyzyjnego lotu, w czasie którego relatywnie porusza się otoczenie. W czasie lotu optyczne centrum ważek otrzymuje o wiele więcej informacji aniżeli w czasie spoczynku. Obraz powstający w fasetkowym oku ważki jest więc efektem współdziałania wysoko wyspecjalizowanych systemów szybkiego przebiegu w czasie i małej zdolności rozdzielczej na powierzchni oka.
Gdyby istniała telewizja dla ważek, to filmy musiałyby być kręcone z przynajmniej dziesięciokrotnie większą częstotliwością obrazu, niż dzieje się to w naszych wytwórniach filmowych. Dla odmiany obraz powstaje w oku człowieka na trochę innej zasadzie – potrafimy rozpoznawać o wiele mniej bodźców świetlnych na sekundę, ale za to obraz w oku człowieka jest o wiele bardziej ostry – podczas gdy każda fasetka w oku ważki posiada zaledwie 8 światłoczułych komórek, u ludzi jest ich 78 milionów. Dzięki temu obraz w oku człowieka powstaje z wielu więcej drobnych elementów przez co jego rozdzielczość jest o wiele większa i tym samym jest on znacznie bardziej ostry.
Nie mniej ważnym czynnikiem w optymalnym locie to kontrola szybkości. U ważek z przodu głowy, w miejscu bardzo dogodnym dla opływającego je strumienia powietrza, zainstalowane są dwie małe antenki. W czasie lotu strumień powietrza odchyla owe antenki do tyłu. Komórki czuciowe mierzą to wychylenie i przesyłają odpowiednie informacje do mózgu, gdzie z tych danych wyliczona zostaje własna szybkość względem otoczenia. Dla precyzyjnego lotu te antenki są niezbędnym urządzeniem.
Polowanie w locie
Cienkie nogi ważek, wyjątkowo bogato zaopatrzone w liczne kolce, zakończone 3-członową stopą z pazurkami, rzadko wykorzystywane są do biegania. Mają jednak do spełnienia inną bardzo ważną funkcję. Normalnie, w czasie lotu, ważki układają je ciasno wzdłuż tułowia, by w ten sposób zminimalizować opór powietrza. Jeżeli jednak ważka zobaczy zdobycz, wówczas rozpościera swoje sześć nóg w postaci otwartego do przodu kosza łownego i w ten sposób wyłapuje ofiary z powietrza (w jadłospisie ważek znajdują się muchy jednodniówki, komary, ćmy itp.). Ze względu na opisaną wyżej strukturę fasetkowego oka, które daje nieostry obraz, ważka jest w stanie dostrzec zdobycz dopiero z niewielkiej odległości, tak więc na wykonanie manewru lotu na ofiarę pozostają ułamki sekund. Z tego można wnioskować, że dokładność w określaniu celu stawia oczom ważek, reaktywności ich systemu nerwowego i technice lotu najwyższe wymagania.
Rezerwa bezpieczeństwa
Przy tak ekonomicznej i oszczędnej budowie ważek myliłby się ktoś sądzący, że są to konstrukcje „na granicy bezpieczeństwa”. Podobnie jak w ludzkiej technologii, tak też w świecie istot żywych, istnieją znaczne rezerwy bezpieczeństwa, by uniemożliwić złamania bądź odpadnięcia. Dla przykładu na kości udowej człowieka może stać, nie poruszając się, siedemnastu ludzi. Taka rezerwa jest nam potrzebna by sprostać obciążeniom w czasie biegu lub skoku. Kość udowa myszy jest nawet 750-krotnie zabezpieczona ponad normalne obciążenie. Nieraz przecież musi skoczyć z kredensu bez ryzyka złamania nogi.
W przypadku skrzydeł jest podobnie. Zięba np. dysponuje, przy swoim ciężarze równym 25 gramów, powierzchnią skrzydeł wielkości 150 centymetrów kwadratowych. A zatem dziesięć centymetrów kwadratowych powierzchni skrzydeł unosi 1,7 grama ciężaru ciała. Natomiast powierzchnia ekstremalnie cieniutkich skrzydeł ważek jest wielkości piętnastu centymetrów kwadratowych, dźwigając 0,5 grama ciężaru, co w przeliczeniu na 10 centymetrów kwadratowych daje 0,33 grama obciążenia. Margines bezpieczeństwa ważek jest więc pięć razy większy niż u zięby.
Barwni lotnicy
Istotnym wyróżnikiem każdej dobrze zaprojektowanej struktury jest również estetyka. I pod tym względem ważki nie mają się czego wstydzić – można u nich znaleźć wszystko: od delikatnych pasteli, poprzez metaliczne kolory, po kolory pełne, jaskrawe. Ten barwny przepych powstaje na różne sposoby, tutaj wspomnieć należy o trzech niezależnych sposobach powstawania barwnych kompozycji.
Barwy pigmentowe. W tej metodzie ubarwienie powstaje, podobnie jak w ludzkich rasach, przez obecność w skórze określonych barwników – pigmentów. Tak zabarwione ważki należą głównie do gatunków ważkowatych (np. szablak), jak i ważek równoskrzydłych. Inaczej jednak niż u ras ludzkich, chemiczne związki w skórze ważek wywołują znacznie silniejsze efekty barwne, jak np. melanina dla żółtego, czerwonego, brązowego i czarnego koloru, ommina dla odcieni fioletowo-brązowych, a ommatina dla tonów czerwono-brązowych. Dla efektów barwnych: świetlistej bieli, żółcieni, czerwieni znalazła zastosowanie pterina. Całe bogactwo kolorów powstaje także poprzez mieszanie tych nośników barw.
Barwy strukturalne. Przy tej metodzie barwy nie są wytwarzane przez organiczne molekuły, tylko przy użyciu pewnego fizycznego tricku. Wrażenie barwy powstaje przez załamanie się światła słonecznego w cieniutkich warstewkach pancerza chitynowego. Wszystkie metalicznie połyskujące ważki są właściwie bezbarwne, pomimo to rozbłyskują bogatą gamą wspaniałych kolorów. Te strukturalne barwy znajdujemy np. u niebiesko-metalicznych świteziankowatych, u zielonych i miedzianobarwnych pałątek i metalicznie-zielonych miedziopiersiów. U ważek łątkowatych i żagnicowatych z ich zielonym i niebieskim kolorem, jakby emaliowanych, dodatkowe bogactwo barw tworzą cząsteczki rozpraszające światło w chitynie pancerza.
Barwniki woskowe. Ta metoda przypomina powłoczkę znajdującą się na skórce dojrzałej śliwki. Niebieskawe obrączki na odwłoku wszystkich pałątek pochodzą właśnie od woskowej powłoczki, wytwarzanej przez gruczoły skórne. Barwa w tym przypadku pochodzi od odpowiedniego odbicia rozproszonego światła słonecznego.
Zróżnicowane barwne wzory ułatwiają ważkom znalezienie odpowiedniego partnera, pomagają im również w maskowaniu się w otoczeniu. Ważkom – zwierzętom zmiennocieplnym, barwy ułatwiają również rozgrzanie się o poranku. Stanowią też odpowiednią ochronę przed szkodliwym promieniowaniem UV oraz regulują wielkość przenikającego je promieniowania słonecznego.
Miłość w przelocie
Ponieważ ważki stworzone są do latania, nic dziwnego, że kopulację w locie uznają za coś normalnego. Rzecz jasna, wymaga to dodatkowych umiejętności i funkcji temu służących. Gody zaczynają się od werbunkowego lotu samca. Lot ten charakteryzuje się szybkimi ruchami skrzydeł wzdłuż osi poprzecznej, przy czym skrzydła uderzają na przemian. Samiczce nadlatującej z przeciwka ukazuje się w ten sposób wąska, niebieska wstążeczka. W fazie lotu do przodu, przednie skrzydła uderzają do przodu, pod małym kątem ustawienia. Skrzydła te wytwarzają siłę nośną potrzebną do utrzymania się na wysokości. Skrzydła tylnie, ustawione pod dużym kątem, uderzają do tyłu, wytwarzając w ten sposób maksymalny ciąg do przodu. Na ułamki sekund układ ról ulega zmianie: teraz czynnikiem umożliwiającym wznoszenie się staje się ruch skrzydeł tylnych.
Przy locie do tyłu – szczególnie atrakcyjnej formie lotu – wszystko odbywa się odwrotnie. Pionowo ustawione skrzydła przednie wytwarzają siłę, potrzebną do poruszania się do tyłu. Natomiast niemal poziomo ułożone skrzydła tylnie wytwarzają potrzebną siłę nośną. Z kolei w czasie lotu w miejscu ważki poruszają skrzydłami przeciwstawnie. Samiec nadlatuje teraz nad samiczkę od góry i chwyta ją specjalnymi przysadkami odwłokowymi za głowę (u mniejszych ważek za głowę i pierwszy segment tułowia). Te przysadki odwłokowe to duże, półkoliste, chitynowe szczypce znajdujące się na samym końcu długiego odwłoku i służące do mocnego chwytu w czasie kopulacji. W środku, pomiędzy szczypcami, znajdują się krótkie zaczepy, różne u różnych gatunków. Wraz z odpowiednimi szparami w ciele samicy tworzą one wymyślny system typu „klucz-zamek”. Taki kod gwarantuje, że tylko osobniki jednego gatunku mogą ze sobą kopulować. Po identyfikacji za pomocą systemu kodowego chwyt jest już pewny i mocny. Teraz partnerzy tworzą tandem, przy czym samiec leci z przodu.
Te niezwyczajne gody muszą rozwiązać jeszcze jeden problem. Mianowicie narządy płciowe ważek umieszczone są na końcu odwłoku. Jak więc nasienie samca może osiągnąć samicę, skoro znajduje się ono właśnie w tej części ciała, którą samiec chwyta samiczkę za głowę? Rozwiązanie tej zagadki zawiera genialną, ale prostą myśl: męski narząd płciowy jest w swej funkcji podzielony. Nasienie produkowane jest na końcu odwłoka a następnie transportowane do specjalnego zbiorniczka położonego we właściwym już miejscu. W zależności od gatunku, przed lub po połączeniu się z samiczką, samiec napełnia nasieniem zbiorniczek przedniego narządu kopulacyjnego, wyginając w tym celu odpowiednio odwłok. Teraz samiczka wykrzywia swój odwłok ku dołowi i do przodu tak daleko, aż jej narząd płciowy przy końcu jej odwłoku zbliży się do narządu płciowego i kapsułki znajdujących się na drugim i trzecim segmencie odwłoku samca. Z pary owadów, lecących dotąd w postaci „łańcuszka”, tworzy się teraz para w postaci „serca” lub „koła”.
Po pomyślnym przekazaniu nasienia, para w postaci „koła” rozwiązuje się, choć do momentu złożenia jajeczek miłosna para dalej leci w tandemie. Podczas tego lotu ciągnący samiec kieruje się na miejsce odpowiednie do złożenia jajeczek. W przypadku ważki Chalcolestes viridis lądowanie odbywa się na gałęziach olchy lub wierzby, które zwisają nad lustrem wody w stawie. Teraz zaczyna się najtrudniejsza rola samiczki: musi ona złożyć około 200 jajeczek pod twardą korą drzewa. Samiczka może to zrobić, ponieważ wyposażona jest w miniaturową piłę umieszczoną na końcu jej pokładełka. Piłowanie odbywa się błyskawicznie. Drobniutkie, miniaturowe opiłki opadają do wody. Gdy kora jest już odpowiednio wydrążona następuje składanie podłużnych jajeczek do wilgotnej tkanki kory drzewa. Samiec w czasie tej czterogodzinnej procedury cały czas blokuje swymi chitynowymi szczypcami rejon szyjny samiczki chroniąc ją w ten sposób przed zalotami innych samców.
Ten specyficzny model aktu płciowego nastawiony jest – jak wszystko u ważek – na absolutną zdolność lotu. W ten sposób utrzymują one wysokość lotu nawet w czasie kopulacji. W czasie skomplikowanego lotu godowego muszą one utrzymać się spokojnie w powietrzu. Zwłaszcza połączenie się w porywach wiatru wymaga nieporównywalnej precyzji lotu.
Obserwując te fascynujące stworzenia, które wyszły z warsztatu Stwórcy, zwróćmy uwagę na nieosiągalną, techniczną sprawność i elegancję ich lotu, piękno i ergonomię ich budowy – istot stworzonych, by latać.
Michał Ostrowski
[Na Początku... 2003, vol. 11, nr 7-8 (170-171), s. 278-288.]
