Böceklerdeki üstün uçuş sistemleri

Bir böcek saniyede 1000 kez kanat çırpmayı nasıl başarır?

Kendi boyundan yüzlerce kat yükseğe nasıl zıplayabilir?

Aşağı yukarı hareket eden kanatlarla ileri doğru nasıl uçabilir?

Rabbimiz’in sonsuz ilmini gözler önüne seren canlılardan sadece bir tanesi olan "sinek", Kuran’da adı geçen canlılardan biridir.

Yüce Allah, Hac Suresi’nin 73. ayetinde bu konudan şöyle bahseder:
 

"Ey insanlar, (size) bir örnek verildi; şimdi onu dinleyin. Sizin Allah'ın dışında tapmakta olduklarınız -hepsi bunun için biraraya 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 Suresi, 73)
 

Canlılarda tecelli eden pek çok özellik, günümüzde Allah'ın insanlığın emrine vermiş olduğu bilgi ve teknolojiler ile araştırılmasına rağmen, halen daha sahip olduğu mucizevi yönlerini korumaktadır. Allah'ın yarattığı herşeyde olduğu gibi sineğin bedeninde de inançlı bir insanın Allah'a olan derin saygısını ve bağlılığını bir kere daha tefekkür edebileceği üstün bir ilim vardır. Bilim adamlarının sineklerin ve küçük böceklerin uçuş sistemleri üzerine yaptıkları araştırmaların bir kısmı aşağıda maddelenmiştir. Ve bunlardan çıkan sonuç şudur ki, Yüce Allah'ın dışında hiçbir varlık veya güç, bir sinek dahi yaratamaz.

Yusufçuk, çekirge, kelebek ve sinek gibi birçok böceğin uçmasına yardımcı olan kaslar, yapılan her hareketi denetim altında tutan sinirlerin gönderdiği uyarıcı sinyaller sonucunda kuvvetle büzülür. Nitekim bir çekirgede, her sinirin gönderdiği sinyal, uçuşu sağlayacak kasın büzülmesine neden olur. "Kaldırıcılar ve indiriciler" olarak adlandırılan iki takım karşıt kas grubu, birbirlerine karşıt yönlerde çalışarak, kanatların yukarı ve aşağı hareket etmesini sağlar. Çekirgelerin kanatlarını saniyede 12-15 kez çırpmalarının yanısıra, küçük böcekler ise uçabilmek için, daha sık kanat çırpmak zorundadırlar. Örneğin balarıları, eşek arıları ve sinekler saniyede 200-400 kez kanat çırparken, bu sayı tatarcıklarda ve boyu ancak 1 mm.'yi bulan parazitlerde 1000'e çıkmaktadır. İnsan gözünün dahi algılayamayacağı bir hızla hareket ettirilen kanatlar, böylesine bir performansa sahip olabilmek için, özel bir yapıya sahip olarak yaratılmışlardır.

Bir sinir, saniyede en fazla 200 sinyal gönderebilme kapasitesine sahiptir. Öyleyse küçük bir böcek, saniyede 1000 kanat çırpışını nasıl yapabilmektedir? Yapılan araştırmalarla bu böceklerde, sinirlerden gelen sinyaller ile kanat çırpma sayısı arasında birebir bir ilişki olmadığı saptanmıştır. Saniyede 200 kez kanat çırpan kara sinekler, çekirgelerden çok daha farklı bir sinir ve kas yapısına sahiptirler. Her 10 kanat çırpışı için sinirden sadece "1" sinyal gelmektedir. Ayrıca "lifli kaslar" olarak adlandırılan bu kaslar, bir çekirgede bulunan kaslardan daha farklı çalışmaktadır. Uyarıcı sinir sinyalleri, kasların yalnızca uçuşa hazırlanmasını düzenlemekte, kaslar belli bir gerilime ulaştıklarında ise, kendi kendilerine büzülmektedir. Her böceğin vücudunda ayrı ayrı yaratılan bu özel sistemlerde, en küçük bir düzensizlik yoktur. Sinirler, hiçbir zaman yanlış sinyaller göndermemekte ve böceğin kasları da aldığı bu sinyalleri isabetle değerlendirmektedir.

Sinekler ve arılar gibi bazı böcek türlerinde, uçuşu sağlayan kaslar, kanat tabanlarına bile bağlı değildir. Kanatlar göğse bir tür menteşe görevi gören eklemler ile bağlanmakta, kanatları yukarı hareket ettiren kaslar da, göğsün alt ve üst yüzeylerine bağlı bulunmaktadır. Bu kaslar büzüldüğünde, göğüs yüzeyi düzleşerek kanat tabanını aşağıya çekmekte, öte yandan göğsün yan yüzeyi de bir destek işlevi görerek kanatların yükselmesini sağlamaktadır. Aşağıya doğru hareketi sağlayan kaslar doğrudan kanatlara bağlı bulunmamakta, göğüs boyunca uzunlamasına çalışmaktadır. Bu kaslar büzüldüğünde de, göğüs ters yönde gerilemekte, böylece kanatlar aşağıya çekilmektedir.

Kanat eklemi, mükemmel bir esneme özelliğine sahip olan "resilin" adlı özel bir proteinden oluşur. Hem doğal, hem de suni kauçuktan çok daha üstün özellikleri bulunan bu madde, laboratuvarlarda kimya mühendislerince üretilmeye çalışılmaktadır. Resilin, esneme ve bükülme yoluyla üzerine tüm enerjiyi depolayabilen, bununla birlikte üzerine etki eden kuvvet kaldırıldığında, bu enerjiyi tümüyle geri verebilen bir maddedir. Bu açıdan bakıldığında resilinin verimi, %96 gibi çok yüksek bir değere ulaşmaktadır. Kanadın yukarı kaldırılması sırasında, harcanan enerjinin yaklaşık %85'i depolanmakta; uçuş sonrasındaki kaldırma ve itme gücünü sağlayan aşağı kanat hareketinde ise, bu enerji yeniden kullanılmaktadır. Göğüs duvarları ve kaslar da, bu enerji birikimine imkan tanıyacak özel bir yapıda yaratılmışlardır. Ancak asıl enerji, resilinden yapılmış olan eklemlerde depolanmaktadır. Bir böceğin kendi fiziksel çabalarıyla, uçabilmek için vücudunu böylesine olağanüstü bir mekanizma ile donatabilmesi elbette ki imkansızdır. Bu özel madde, Allah'ın sonsuz aklı ve kudreti ile böceklerin bedenlerinde var edilmektedir.

Düzgün bir uçuş sağlamak için, kanatların yalnızca yukarı ve aşağı doğru yapılan hareketi yeterli değildir. Kanatların ayrıca kaldırma ve itme gücü sağlayabilmeleri için, her kanat vuruşu sırasında hareket açılarını da değiştirmeleri gereklidir. Böcek türlerine bağlı olarak kanatların belli bir dönme esnekliği vardır. Bu esnekliği de, uçuş için gerekli enerjiyi üreten "dolaysız uçuş kasları" sağlamaktadır. Nitekim böcekler, havada daha fazla yükselmek istediklerinde, kanat eklemlerinin arasında yer alan bu kaslar daha da büzülerek, kanat açısını artırmaktadır. Yüksek hızlı fotoğraf tekniği kullanılarak yapılan araştırmalarda, kanatların uçuş sırasında eliptik bir yörünge izlediği ve kanat açısının, her kanat devri içinde sistematik bir şekilde değiştiği gözlenmiştir. Öyle ki bu değişkenliğe, dolaysız kasların değişen hareketleri ve kanatların gövdeye olan bağlantısı neden olmaktadır.

Tüm bunların yanısıra, çok küçük gövdeli böcek türlerinin uçuş esnasında karşılaştıkları en büyük sorun ise, havanın akışkanlığı sonucu ortaya çıkan direncin, bu böcekler üzerinde hiç de azımsanmayacak boyutlara ulaşmasıdır. Ayrıca kanat çevresinde bulunan sınırlayıcı bir tabaka, havanın kanatlara yapışmasına ve kanat veriminin düşmesine neden olmaktadır. Bu nedenle "Forcipomya" gibi kanat genişliği 1mm'yi geçmeyen sineklerin hava direncini yenebilmeleri için, kanatlarını saniyede 1000 kez çırpmaları gerekmektedir. Buna karşın bilim adamları, kuramsal olarak bu hızın bile, böceğin havalanmasına yeterli olamayacağını ve böceklerin başka bir sistemden daha yararlandıklarını düşünmektedirler.

Nitekim bir tür parazit olan "Enersia" gibi küçük böcekler, "çırpma ve silkme" olarak adlandırılan bir yöntemi uygularlar. Bu yöntemde kanatlar en üst noktaya eriştiğinde birbirine çarpmakta ve sonra da açılmaktadır. Açılırken kanatların sert bir damar taşıyan ön hava akımı da, önce kanatların çevresinde bir girdap oluşturmakta ve kanat çırpışlarının kaldırma kuvvetine yardımda bulunmaktadır.

Çekirge de dahil olmak üzere birçok böcek, uçuş esnasında yönlerini ve gidecekleri yerleri saptamak için, ufuk çizgisi gibi görsel verilerden yararlanır. Sinekler konum saptamak için buna ek olarak daha olağanüstü bir yapıya sahip olarak yaratılmışlardır. Bu böceklerin yalnızca bir çift kanadı vardır.

Arka tarafta ise, "halter" adında, topuz biçiminde bir kanat bulunur. Hiçbir kaldırma kuvveti oluşturmamasına karşın, bunlar ön kanatlarla birlikte titreşirler. Uçuş yönü değiştiğinde ise bu uzantılar, böceğin uçuş yönünden sapmasını önlemektedir.

Burada verilen tüm bilgiler, sadece üç-dört böcek türünün uçuş yöntemi üzerinde yapılan çalışmalar sonucu elde edilen bulgulardır. Dünya üzerindeki böcek türlerinin toplam 10 milyon civarında olduğu düşünüldüğünde, geriye kalan milyonlarca türdeki böcek, içlerinde barındırdıkları daha milyarlarca özellik ile, insanın Allah'ın sonsuz kudretine olan hayranlığının artmasına vesile olmaktadır.

Pire Geninden Damar Rahatsızlıklarına Çözüm

Meyve sineğinden resilin genini ayrıştırmayı başaran bilim adamları, bu geni koli basili hücrelerinin yardımı ile çoğaltarak, resilin proteini üretmeyi başardılar.

Avustralya Uluslar Topluluğu Bilim ve Fen Araştırma Örgütü tarafından yapılan araştırma kapsamında, ''resilin'' proteini üreten böcek genini ayırmayı başaran araştırmacılar, muhtemelen damar hastalıklarının tedavisinde kullanılabilecek çok güçlü bir polimer elde etmeyi başardılar.

1960’lı yıllarda başlayan ve çöl çekirgesi ile yusufçuk böcekleri üzerinde sürdürülen çalışmaların sonucu bilime bu önemli adımı attıran en önemli etken oldu. Özellikle pirelere olağanüstü bir sıçrama kabiliyeti sağlayan resilin, böceklere de şaşırtıcı bir hareket kabiliyeti kazandırıyor. Bu gen sayesinde böcekler kendi boylarından yüzlerce kat yükseğe zıplayabiliyor ve saniyede 200 kez kanat çırpabiliyorlar.

Resilinden elde edilen protein, baskılara dayanıklılığı ve eski şeklini geri alabilmesi bakımından çok kaliteli lastik ürünlerinden daha iyi. Yapay resilin proteini için sürdürülen deneyler de, proteinin bu özelliklerini korumayı başardığını gösteriyor.

Böcek genlerinden elde edilen bu polimerin tıptan sanayiye kadar çok farklı alanlarda kullanılabileceği belirtiliyor. Ancak bu kullanım alanları içinde en mühimi, insanların hastalıklı atardamarlarının tedavisi olacak. Resilinin insan damarlarındaki elastin proteinine benzediğine dikkat çeken bilim adamları, çalışmalarının damarlara esneklik kazandırmaya yarayabileceğini umuyorlar.

İngiliz profesör Roger Greenhalgh, resilin araştırmasının henüz ilk aşamasında olduğuna dikkat çekerek, "İleriki yıllarda böceklerden elde edilen bazı özellikleri insanlara nakletmeyi başarırsak bu gerçekten büyük bir gelişme olacak'' diyor.