Penerbang Kecil ‘Berenang’ di Udara dengan Kecepatan Super

Pendidikan Sains398 Dilihat

Seekor kumbang seukuran titik membalikkan asumsi tentang mekanika penerbangan

Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!

Oleh Jack Tamisiea | Scientific American Edisi April 2022

Kumbang bulu kecil menggunakan pola terbang yang tidak biasa untuk mengimbangi spesies yang lebih besar. Kredit: Dari “Gaya Terbang Baru dan Sayap Ringan Meningkatkan Performa Terbang Kumbang Kecil,” oleh Sergey E. Farisenkov dkk., di Nature , Vol. 602; 3 Februari 2022
Dalam hal penerbangan serangga , lebih besar biasanya lebih baik. Saat sayap mengecil, gesekan udara menguasai kekuatan terbang—itulah sebabnya capung membumbung tinggi seperti lalat rumah menggerutu. Tapi kumbang seukuran sebutir pasir membalik pepatah ini di kepalanya.
Kumbang sayap bulu ( Paratuposa placentis ), panjangnya kurang dari setengah milimeter, lebih kecil dari beberapa amuba bersel tunggal. Pada skala ini udara menjadi manis, dan para ilmuwan pernah percaya bahwa kumbang hanya hanyut ke mana pun angin bertiup. Tetapi penelitian baru di Nature menunjukkan bagaimana mereka menggunakan sayap yang ringan untuk mengimbangi spesies yang ukurannya tiga kali lipat.
Seperti namanya, kumbang sayap berbulu memiliki sayap seperti bulu. Pelengkap berpori ini ringan dan menghasilkan lebih sedikit gesekan daripada sayap berbasis membran khas yang dimiliki lalat, membantu kumbang menghasilkan daya angkat. Beberapa garis keturunan serangga, termasuk tawon parasit, telah mengembangkan sayap yang sama saat mereka dirampingkan — tetapi kumbang ini menggunakan strategi yang sebelumnya tidak diketahui untuk menghasilkan kecakapan terbang mereka yang besar, menurut penulis studi baru.
Pada tahun 2017 tim peneliti mengumpulkan kumbang sayap bulu dari potongan jamur di hutan Vietnam. Untuk merekam pola penerbangan serangga yang sangat kecil, para peneliti menempatkan makhluk-makhluk itu di ruang transparan dan memfilmkannya dengan dua kamera berkecepatan tinggi pada hampir 4.000 frame per detik selama serangkaian pengujian. Mereka menggunakan rekaman ini untuk membuat model 3-D kumbang kecil dan menghitung aerodinamikanya.

Tim menemukan bahwa alih-alih mengepakkan sayapnya ke atas dan ke bawah, kumbang sayap berbulu melingkarkannya dalam pola angka delapan yang “luar biasa”, kata rekan penulis studi Dmitry Kolomenskiy, seorang fisikawan yang mempelajari mekanika fluida di Institut Sains dan Teknologi Skolkovo Moskow. Setelah sayap berbulu membentang dari wadah pelindungnya, yang dikenal sebagai elytra, mereka saling bercermin saat bergerak, bertepuk tangan bersama di depan dan di belakang serangga—Kolomenskiy mengatakan gerakan itu mengingatkan pada versi ekstrem gaya renang seperti kupu-kupu. Elytra menstabilkan kumbang dan sayapnya yang berputar, mencegahnya berputar.
Kemiripan pola dengan berenang terutama membuat penasaran Arvind Santanakrishnan, seorang insinyur mesin yang mempelajari aerodinamika serangga kecil di Oklahoma State University. “Biasanya jenis mengayuh ini terlihat pada krustasea air kecil seperti kutu air,” kata Santanakrishnan, yang tidak terlibat dalam penelitian ini. “Cukup mengejutkan melihat bahwa strategi serupa digunakan oleh kumbang sayap bulu kecil untuk menghasilkan daya angkat.”
Kolomenskiy dan rekan-rekannya berharap dapat mengilustrasikan pola terbang serangga lain yang sama kecilnya. Mereka mengatakan temuan mereka dapat memengaruhi bagaimana para insinyur mengecilkan teknologi terbang—walaupun Kolomenskiy mengakui bahwa dibutuhkan prestasi teknik besar bagi sebuah drone untuk mendekati proporsi kumbang sayap bulu. “Mungkin tidak sekecil itu,” katanya. “Tapi itu untuk dieksplorasi.”
This article was originally published with the title “Flying Tiny” in Scientific American 326, 4, 12-14 (April 2022)

doi:10.1038/scientificamerican0422-12