راز فرود بی‌نقص زنبورها

برگردان؛ احسان سنایی

فرود، امری خطیر است. اگر اندکی سرعت از حد مجاز خود تجاوز کند، سقوط کرده و نابود می‌شوید و فرود بسیار آهسته نیز، خود سبب توقف نا‌به‌جا و سقوط آزاد می‌شود.

امروزه پرنده‌های آهنین بشر از سامانه‌ی موقعیت‌یاب ماهواره‌ای GPS برای تعیین سرعت‌‌شان بهره می‌برند؛ اما بال‌داران تیزپرواز طبیعت از روش‌های ظاهراً ابتدایی‌ اما بی‌نقصی برای کنترل‌ خود هنگام فرود استفاده می‌کنند؛ آن‌چنانکه سقوط یک زنبور آن‌قدر از دید ما ناآشنا می‌نماید که حتی شنیدن‌اش خنده‌برانگیز است!

سرعت‌سنج حشره‌ای چون زنبور، میزان جا‌به‌جایی تصاویر پیش‌رویش است؛ آن‌چنان‌که هر گاه ارتعاش تصویر فرودگاه‌های تحت‌ نظرش در شبکیه‌ی چشمان ریزش آرام گرفت، آن‌گاه از فرود خود اطمینان می‌یابد.

با این حال اما نحوه‌ی حفظ تعادل و فرود موفق یک زنبور، در همان آخرین چشم‌برهم‌زدنی که بر انواع سطوح - از زیر سقف خانه‌ها گرفته تا عمق صاف و لطیف جام گل‌ها - می‌نشیند، از نادانسته‌هاست.

مگس‌های بی‌باک، با یاری دو دست‌ زیرین‌شان به سطح سقف چسبیده و با اِعمال نیرویی رو‌به‌جلو و با حرکتی پشتک‌مانند، خود را به سقف آویزان می‌کنند؛ اما فرود زنبورها طی فرآیند آهسته‌تری صورت می‌پذیرد.

سرعت‌سنج حشره‌ای چون زنبور، میزان جا‌به‌جایی تصاویر پیش‌رویش است؛ آن‌چنان‌که هر گاه ارتعاش تصویر فرودگاه‌های تحت‌ نظرش در شبکیه‌ی چشمان ریزش آرام گرفت، آن‌گاه از فرود خود اطمینان می‌یابد

«ماندیام سرینواسان»؛ مهندس برق مؤسسه‌ی مغز کویین‌لند و نیز مرکز بینایی انجمن تحقیقات استرالیا معتقد است این حشرات، اصولاً می‌بایست از مسیر‌ متفاوتی نسبت به مگس‌ها فرآیند فرود خود را به انجام رسانند.

او به همراهی «کارلا ایوانگلیستا»، «پیتر کرفت» و «جودیت رینهارد» از دانشگاه کویین‌لند استرالیا و نیز «ماری دیک» از دانشگاه لوند؛ گروهی را با هدف بررسی چنین نحوه‌ی فرودی تشکیل دادند.

آن‌ها با بهره‌گیری از یک دوربین فیلم‌برداری پرسرعت، فرود زنبورها را بر سطوحی که دارای شیب‌های متفاوتی بودند، ثبت کرده و در بیست و هشتم دسامبر ۲۰۰۹، نتایج این پژوهش را در وب‌سایت نشریه‌ی علمی «زیست‌شناسی تجربی» منتشر ساختند.

طی این پژوهش منحصربفرد، ابتدا دانشمندان دست به طراحی و ساخت سکویی زدند که قابلیت تغییر زاویه از حالت افقی تا وارونه (همانند سطح زیرین یک سقف) را داشت.

پس از آن، تعدادی زنبور را وادار به فرود بر این سکو نمودند و در حالت‌های گوناگون به ثبت تصاویر نحوه‌ی فرود این حشرات پرداختند.

آن‌ها به ازای تغییر هر ۱۰ درجه، از صفر تا ۱۸۰ (یعنی مجموعا ۱۸ بار)، این عمل را تکرار کرده و نهایتاً ایوانگلیستا با بررسی طاقت‌فرسای هر کدام از این موارد، پی برد که خط‌ مشی فرود زنبورها عملاً به سه مرحله‌ی مجزا تقسیم‌پذیر است.

ابتدا زنبورها صرف‌نظر از سرعت و جهت حرکت اولیه‌ای که داشتند؛ با نزدیک شدن به سکو شدیداً از سرعت خود کاستند، آن‌چنان که در فاصله‌ی ۱۶ میلیمتری از سطح سکو ایستاده، و به مدت ۵۰ تا بیش از ۱۴۰ میلی‌ثانیه، درجا پرواز کردند.

اگرچنانچه سطح فرودی افقی بوده و یا شیب ملایمی داشته باشد، حشره به آهستگی فاصله‌ی نیمه‌ی پشتی بدنش تا محل فرود را کاهش داده و با اتصال پاهای عقبی به سطح، خود را همچون یک هلیکوپتر باربری فرود می‌آورد.

اما در مواردی که فرود، بر سطوح مورب تا کاملاً وارونه صورت می‌پذیرد، نوک شاخک‌ها در حین مرحله‌ی پرواز درجا، از فاصله کمتری تا سطح، نسبت به دیگر نقاط بدن واقع شده‌ است و طبق مشاهدات گروه، این اندام با خراش سطحی و احساس وجود جسم سخت، حشره را تحریک به خیز برداشتن به سمت جلو و قلاب کردن پاهای پیشین‌اش در دندانه‌های سطح مربوطه کرده و پس از آن به آهستگی میانه‌ی بدن و نهایتاً پاهای عقبی را با اتکا به جفت پاهای پیشین به سمت بالا می‌کشد. سرینواسان معتقد است:

«انتظارش را نداشتیم که شاخک‌ها [در این خصوص] نقشی ایفا کنند؛ و جنبه‌ی مکانیکی‌ کاربری‌ آن‌ها چیزی بود که فکرش را نکرده بودیم.»

تیم پژوهشی با بررسی جایگاه شاخک‌ها در حین عملیات فرود دریافت که حشره در آخرین مراحل اتصال به سطوح وارونه، شاخک‌هایش را تقریباً به حالت عمود نسبت به سطح مزبور قرار می‌دهد.

به گفته‌ی سرینواسان، زنبورها به‌منظور تنظیم صحیح جهت شاخک‌ها، توانایی برآورد میزان شیب سطح مربوطه را دارند و از این‌رو دست‌به‌دامان قوه‌ی بینایی خود نیز می‌شوند.

اما این امری شگفت است؛ چراکه زنبورها در حین درجا پرواز کردن به کلی ساکن‌اند و قاعدتاً در نبود جنبش تصاویر پیش‌ روی‌شان، قادر به برآورد فاصله نیز نبایستی باشند.

گمان می‌رود که زنبورها در این فواصل بسیار اندک از دید سه‌بعدی‌شان بهره می‌برند و گروه در گام بعدی، مشتاقانه به دنبال تأیید یا تکذیب این ادعاست.

نهایتا آخرین یافته‌ی گروه این بود که زنبورها بر سطوح ۶۰ در‌جه استادانه فرود می‌آیند و حتی در این زمینه مهارتشان از فرود بر اجسام افقی بیشتر است.

این در حالی‌است که بدن ریز زنبورها در حین پرواز، کاملاً افقی است و زمانی‌که به آهستگی بال زده و یا درجا می‌زنند؛ انتهای بدن‌شان آن‌چنان متمایل به پایین می‌شود که زاویه‌ی مابین نوک پاهای عقبی و شاخک‌ها، ۶۰ درجه است.

به همین دلیل پاها و شاخک یک زنبور، در مواجهه‌ با سطوحی که شیب ۶۰ درجه دارند عملکرد مشابهی دارند و گویی این حشرات استاد فرود بر این‌گونه سطوح‌اند.

گروه تحقیقاتی در ادامه امیدوار است این حقیقت را در نحوه‌ی جهت‌گیری گل‌هایی که اکثراً از زنبورها میزبانی می‌کنند نیز بیابد.

بررسی گسترده‌ و دقیق چنین شگردهایی در عملیات فرود حشرات، امری است که کمک شایات توجهی به مهندسین طراحی سازه‌های پروازی خواهد نمود. ساخت هواپیماهای بی‌سرنشینی که خارج از دسترس رادارها و سونارها (ابزارهای ردیاب‌ صوتی) بوده و توان انجام فرود بی‌نقص و آهسته‌ای را حتی در محیط فضا داشته باشند، از زمره‌ی این اهداف است.