Böceklerin Uçuşundaki Tasarım

İnsanoğlunun tarihteki en büyük düşlerinden biri uçmak olmuştur. Bilim adamları, mühendisler bunun için yüzyıllar boyunca sayısız araştırma, bu araştırmaların neticesinde sayısız tasarımlar yapmışlardır. Ancak bunların pek çoğu başarısızlıkla sonuçlanmıştır.  İlk motorlu uçak  ile uçuş, 17 Aralık 1903 yılında, Wright Kardeşlerin çalışmaları neticesinde başarılmıştır. Bu yazıda, hep beraber detaylarını göreceğimiz böceklerdeki uçuşun ise uçaklarla kıyaslanamayacak kadar üstün bir teknoloji ile yaratıldığına şahit olacağız. Böceklerdeki uçuş o denli ilginçtir ki, ancak daha yeni yeni çalışma prensiplerini anlamaya başladık. Gelin beraber böceklerdeki uçuşun mükemmel detaylarını inceleyelim.

Wright kardeşlerin ilk defa 17 Aralık 1903 yılında gerçekleşen uçuşundan meşhur görüntü.  Oysaki uçan böcekler yaratıldığı ilk andan itibaren, şu anki kullandığımız teknolojiden daha ileri aerodinamik prensipleri kullanarak uçmaktadırlar.

Bugün uçaklarda kullanılan sistemde, kanatlara gelen hava ikiye ayrılır. Kanadın üst yüzeyinden giden hava daha hızlı hareket eder. Bu sayede kanadın üst kısmında daha az basınç olur ve uçak havalanır. Havanın akışkanlığı ve oluşan kuvvetleri inceleyen bilim dalı aerodinamik olarak adlandırılır. Böceklerdeki aerodinamik hesaplar uçaklardakine nazaran çok daha komplekstir.

Uçak kanadı havayı ikiye ayırır. Kanadın arka tarafında bu iki hava akımı birleşir. Üstten giden hava daha hızlı hareket eder bu da kanadın üstünde daha az basınca sebep olur ve kanat yukarı doğru kaldırılır. Ancak bu prensip böceklerdeki düz kanat yapılarına uygulandığında böceğin uçamaması gerektiği anlaşılmıştır. Daha detaylı yapılan araştırmalar böceğin kanadının uçuş hareketinin son derece karmaşık hesaplar içerdiğini göstermiştir.

Böceklerin uçuşu o derece ilginç bir konudur ki; bütün bilimsel birikimlerimize rağmen bugün halen bunun nasıl olduğu tam olarak anlaşılabilmiş değildir. 1 Bu şaşırtıcı gerçek, ilk kez böcekbilimci Antoine Magnan’ın 1934 tarihli kitabında dile getirildi. Bu araştırmada yabanarısı model alındı. Bilinen aerodinamik kurallarla yapılan hesaplarda böceğin uçamadığını şaka yollu olarak ispatlandığı belirtildi. 2 O zamandan günümüze böceğin uçuşundaki bilgimiz artmakla beraber, halen tam anlamıyla uçmanın detayları anlaşılamadı. 3 Bununla beraber özellikle son yıllarda heyecan verici bulgularla karşılaştık.

Böceğin kanadını çırpma yönünü gösteren resimler. Böcekler kanatlarını öne arkaya hareket ettirirler. Böcek kanadını öne çırparken, kanadın üstü yukarı bakar, arkaya çırparken ise kanadın altı yukarı bakar. Yapılan ölçümlerde, bu kompleks kanat çırpma tekniği ile, kanada yapışık sabit bir girdap oluştuğu tespit edildi. Ön kenar girdabı adlı bu girdap, kanadı yukarı doğru emen bir kuvvet oluşturur. Bunun neticesinde böcek havalanır.

Böceklerin kanatlarını çırpması, birkaç istisna dışında, “aşağı-yukarı” yönlerde değil, “ön-arka” doğrultusundadır. 4 Bu gerçekten ilginç bir durumdur. Kanatlarını öne arkaya hareket ettirerek uçması şaşılacak bir başarıdır. Böcek kanatlarını öne doğru iterken kanadının üst yüzü yukarı bakar, kanadın arkaya hareketinde ise kanadın altı yukarıya bakmaktadır.

Böceklerin uçuşu derken muhtemelen aklınıza kuşlarınki gibi yukarı aşağı kanatları çırpma hareketi geliyor olabilir. Ancak şaşırtıcı bir şekilde böcekler kanatlarını öne arkaya doğru hareket ettirirler.

Bilim adamları sineğin uçuşunun hayret verici olduğunu şu şekilde anlatıyorlar :
“İlk bakışta, sinek her şeyi yanlış yapıyor gözüküyor. Birincisi, sertlik için biraz buruşmuş da olsa, düz bir kanadı vardır ve herhangi bir aerodinamik yüzeyden yoksundur. İkincisi kanatlarını havada akım ayırma ve tutunma kaybı açılarının sınırlarının üzerinde hareket ettiriyorlar. Sineği, bu açık şekilde makul aerodinamik tasarımları önemsememenin yıkıcı sonuçlarından, ne kurtarıyor?” 5

Sineğin kanadının üstünde oluşan girdabı gösteren resim

Sineğin uçuşunun sırrını çözmek için yapılan matematiksel hesaplar ve bilgisayar analizleri o kadar karmaşıktı ki, bilim adamları en güçlü bilgisayarlarla bile sonuca ulaşamadılar. 6 Bunun üzerine bilim adamları, uçan böceklerin bir tür modelini çıkarttılar. Bu model sineğin boyutlarından daha büyüktü ve daha yavaş kanatlarını çırpıyordu. Bu modelle yapılan analizlerle böceğin etrafında oluşan hava akımlarını ve kuvvetleri ölçtüler. Sonuçta şaşırtıcı gerçeklerle karşılaştılar.

Bulgular özetle şöyledir:
Sineğin kanat hareketleri neticesinde büyük bir girdap oluşmaktadır. Bu girdap kanadın üstüne ilişik vaziyettedir. Girdap neticesinde kanat yüzeyine dik bir emme kuvveti oluşmaktadır. Sonuç olarak böcekte hem yükselme hem de sürükleme kuvveti oluşmaktadır. 7 Böceklerin uçmasına sebep olan ana kuvvet budur. Ancak yapılan araştırmalar, başka kuvvetlerin de varlığını göstermektedir. Uçan böcek bu kuvvetleri de uçmak ve manevra yapabilmek için kullanmaktadır.

Böcek kanatlarını  öne arkaya hareket ettirirken, resimde görüldüğü gibi, kanatlarını döndürerek, yönünü değiştirir. 8 Kanat ön tarafa doğru çırpılırken, kanadının üstü yukarı bakar; arkaya çırpışta ise kanadın alt tarafı yukarı bakar. Kanatların bu şekilde ve bu zamanlama ile hareket ettirilmesi dahiyane bir seçimdir.

Bir tenis topunun dönmesi sırasında topun yukarı dönüşlü veya aşağı dönüşlü olmasına göre top alçalır ya da yükselir. Yukarı dönüşlü toplarda topun arka yüzeyinde olan bir nokta yukarı doğru hareket eder. Ondan sonra aşağıya doğru hareket eder. Aşağıya dönüşlü toplarda ise bunun tam tersi bir hareket olur.

Yukarı dönüşlü toplar daha kolay düşerler.


Aşağı dönüşlü toplar daha kolay yükselir, daha geç düşerler.

Tenis topları örneğinde olduğu gibi hareket eden cisim, dönüş yönüne göre alçalıp, yükselebilir. İşte uçan böcekler, bu prensibi ustalıkla uygularlar. Kanatlarını öne arkaya hareket ettirirken aynı anda kanatlarının dönme yönünü değiştirirler. 9 Dönüş hızının kanat çırpma hızına göre geç veya erken oluşu, böceğin alçalmasına veya yükselmesine sebep olur. Böcek eğer kanadı geç döndürürse kanadın ön kenarı hareket yönüne göre öne hareket etmiş olur. Böylece tıpkı yukarı dönüşlü top örneğinde olduğu gibi, kanada aşağıya doğru bir kuvvet uygulanır. 10 Hatta böcek iki kanadın dönüş hızlarını farklı tutarak sağa sola manevraları ustalıkla yapar. Çünkü bir kanada yukarı doğru bir kuvvet uygulanırken diğer kanada aşağıya doğru bir kuvvet uygulanır. Bu da kuşun dönmesine sebep olur.

Görüldüğü üzere böcekler kompleks hesaplar yapabilmekte ve bunu mükemmel bir şekilde kullanarak uçabilmektedirler. Elbette ki sineklerde tecelli eden bu yüksek akıl, Allah’ın hayranlık uyandıran sanatlarından biridir.

Böceğin rahat uçabilmesi için iz yakalama adlı bir yol daha vardır. 11 Burada da incelikli bir hesap vardır. Bir gemi suda hareket ederken gerisinde direnci azalmış su bölgeleri bırakır.

Denizde hareket eden yat gerisinde direnci düşük bir iz bırakır. Bu izi takip eden gemiler daha az enerji ve daha kolay bir şekilde suda ilerler. Bu nedenle askeri ve ticari filolar denizde genelde ardarda seyrederler. Bu prensibin aynısını dahiyane bir şekilde böcekler kullanmaktadırlar.


Geminin arkasındaki direnci azalmış su izi

Böcekler de kanat çırpmaları sayesinde, havada direnci azalmış izler bırakırlar. Böceğin kompleks kanat çırpma biçimi bu izleri kullanarak ustalıklı bir şekilde yükselip alçalmasını sağlamaktadır. Bu müthiş tekniği kim bulmuştur?

Evrim Teorisi ve Ucusun Kökeni

Evrimcilerin uçuşun kökeni hakkındaki iddiaları tam bir acz itirafı niteliğindedir. Evrimciler uçuşun kökenine dair iki teori öne sürerler. Bunlardan ilki daldan dala zıplayan dinozorların zamanla kanat sahibi oldukları iddiasıdır. Genetik bilimiyle tümüyle çelişir bu iddia. Çünkü bu tür bir zıplama hareketinin, hücrenin içindeki korunaklı çekirdekçik içindeki DNA’yı değiştirmediği bilgisi, bugün artık ortaokul öğrencilerinin dahi bildiği basit bir gerçektir. Dolayısıyla böyle bir masala aklı başında herhangi bir insanın itibar etmeyeceği açıktır. Uçuşun kökeni ile ilgili diğer teori ise evrimcilerin ne kadar yüzeysel ve ne kadar hayalperest olduklarını gösteren iyi bir örnektir. Bu teoriye göre dinozorlarda kanat, sinekleri  avlamak için ön kollarını birbirlerine vurmalarıyla meydana gelmiş, iddiasıdır. Tümüyle kötü bir masal olan bu izaha da, genetik bilimini bilen birinin itibar etmeyeceği açıktır. Ancak burada daha ilginç olan nokta, uçuşun kökenine verilen bu örnekte detaylarını birlikte gördüğümüz olağanüstü komplekslikte uçuş sistemleriyle donatılmış böceklerin varlığıdır. Bu çelişkili bir durumdur. Evet daha kuşların nasıl kanatlara sahip olduklarını açıklayamayan bir teori, elbette böceklerin uçuşunu açıklamaktan acizdir.

Ey insanlar, (size) bir örnek verildi; şimdi onu dinleyin. Sizin, Allah'ın dışında tapmakta olduklarınız -hepsi bunun için bir araya gelseler dahi- gerçekten bir sinek bile yaratamazlar. Eğer sinek onlardan bir şey kapacak olsa, bunu da ondan geri alamazlar. İsteyen de güçsüz, istenen de. (HAC SURESİ / 73)

Referanslar:

1) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.
2) http://www. sciam. com/2001/0601issue/0601dickinson. html; Michael Dickinson, Scientific American, Solving the Mystery of Insect Flight, June 2001
3) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.
4) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.
5) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.
6) http://www. sciam. com/2001/0601issue/0601dickinson. html; Michael Dickinson, Scientific American, Solving the Mystery of Insect Flight, June 2001
7) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.
8) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.
9) http://www. sciam. com/2001/0601issue/0601dickinson. html; Michael Dickinson, Scientific American, Solving the Mystery of Insect Flight, June 2001
10) http://www. sciam. com/2001/0601issue/0601dickinson. html; Michael Dickinson, Scientific American, Solving the Mystery of Insect Flight, June 2001
11) Dickinson, M.H. (2006) Insect Flight. Current Biology 16, 309-314.