Zgodnie z prawami fizyki trzmiel nie jest w stanie aktywnie latać – jednak o tym nie wie i doskonale radzi sobie w powietrzu. Mit ten jest ochoczo i instrumentalnie powielany przez osoby niechętne metodzie naukowej w celu ośmieszenia tej metody i szerzej – z zamiarem podważenia wartości nauki jako takiej. Ta strategia niestety działa i skutecznie podważa zaufanie. Przeprowadziłem krótką sondę wśród znajomych – wszyscy, którzy znali tę historyjkę, wierzyli w nią. Tymczasem specjaliści od aerodynamiki wykazali jedynie, że trzmiel nie jest w stanie szybować. Najbardziej nośne są te kłamstwa, które zawierają część prawdy. Takie kłamstwa-półprawdy.
Owady to pierwsze aktywnie latające zwierzęta. Najdawniejsze znane formy pochodzą sprzed około 400 milionów lat – były nielotnymi saprofagami. Już 50 milionów lat później, w karbonie, owady stają się jedynymi władcami przestworzy. Niektóre z nich osiągają gigantyczne rozmiary. Słynne pra-ważki z rodzaju Meganeura osiągały 75 centymetrów rozpiętości skrzydeł, 60-70 cm długości ciała i 3 cm średnicy tułowia – dla porównania wymiary największych współczesnych ważek to około 10 centymetrów rozpiętości skrzydeł i 1 centymetr średnicy tułowia. Meganeura zajmowały niszę szczytowych drapieżników w tamtym okresie, choć z pewnością nie były tak zwrotne i zwinne jak dzisiejsze żagnice czy szablaki, o czym świadczy budowa skrzydeł – w tym brak wykształconej pterostigmy i węzełka (nodus). Postrach z pewnością budziły także w środowiskach wodnych – wyobraźcie sobie jak przerażające musiały być żarłoczne larwy, których niestety żadne skamieniałości nie zostały odnalezione. W menu Meganeura z pewnością znajdowały się nie tylko inne stawonogi, ale również kręgowce. Z kolei fitofagi i saprofagi były reprezentowane m.in. przez wielkoskrzydłe jętki (rozpiętość skrzydeł do pół metra) i bardzo liczne karaczany dorastające do kilkudziesięciu centymetrów długości.
Obecnie tak imponujące owady nie mogą egzystować z powodu zbyt niskiej zawartości tlenu w atmosferze (21% wobec 35 % w karbonie). Czynnik ograniczający ich wielkość to tchawkowy system oddechowy. Powietrze wnika do ciała przez drobne otwory w pokrywie chitynowej a następnie jest rozprowadzane licznymi cienkimi, silnie rozgałęzionymi i stosunkowo długimi, ślepo zakończonymi rureczkami. Im większe ciało, tym rurki są dłuższe i tym dłuższą drogę musi przebyć tlen w drodze dyfuzji. Przy aktualnym składzie atmosfery górna granica efektywnego przepływu tlenu wynosi 5 mm. 300 milionów lat temu efektywność dyfuzji była większa o co najmniej 67 %. Ciała pra-ważek mogły być większe, bo zachodziła możliwość dostarczenia dalej w głąb ciała minimalnej ilość tlenu niezbędnej do oddychania, a pośrednio do pracy mięśni.
Można by więc pomyśleć, że system oddychania oparty na tchawkach jest prymitywny, mało wydajny, gorszy od opartego o płuca, w które wyposażone są kręgowce. Tymczasem wydajność metaboliczną organizmu ptaka, czy ssaka – w tym oczywiście i człowieka należy uznać za ewidentnie niższą. I choć ewolucja wyposażyła nas w silną pompę zwaną sercem, w wypełnione hemoglobiną czerwone krwinki transportujące tlen i cały skomplikowany układ krążenia – to i tak dostajemy zadyszki po przebiegnięciu kilkuset metrów. Podczas wysiłku układ oddechowy nie nadąża z dostarczaniem odpowiedniej ilości tlenu do płuc, więc komórki uzupełniają zapotrzebowanie na energię w procesie glikolizy, czyli beztlenowego rozkładu glukozy. Produkt uboczny w postaci toksycznego kwasu mlekowego kumuluje się w mięśniach – dochodzi do zmęczenia; nogi stają się ciężkie i odmawiają posłuszeństwa. U owadów lot czy szybki bieg napędzany jest procesem całkowicie tlenowym. Komar brzęczący koło ucha, czy też samiec bzyga zawisający nad swoim rewirem nigdy się nie zmęczą, choć ich lot pochłania relatywnie więcej energii, niż nasz bieg. W warunkach laboratoryjnych doczepiano owadom miniaturowe ciężarki i równocześnie obniżano poziom tlenu – mimo to niektóre z nich wciąż latały nawet przy 5% zawartości tlenu. Kręgowiec dawno padłby martwy.
Tak jak najsłabszym ogniwem układu są pęcherzyki w naszych płucach, tak u owadów są nimi ślepo zakończone rozgałęzienia tchawek. My próbujemy wypompowywać i wpompowywać tlen w najdalsze zakamarki ruchami klatki piersiowej. Jeśli z jakichś powodów to się nie udaje – dusimy się. Owady znalazły inny sposób. Czynnie wentylują tchawki na dwa sposoby. Te młodsze i bardziej zaawansowane ewolucyjnie (żądłówki, muchówki) stosują pompowanie odwłokiem, energicznie nim poruszając. Szarańczaki, ważki i niektóre chrząszcze starają się zwiększyć szybkość przepływu powietrza w tchawkach poprzez szybszą pracę skrzydeł. Sposób ten nosi nazwę wentylacji autokonwekcyjnej.
Skrzydła owada nie wyewoluowały z kończyn, lecz z wyrostków drugiego i trzeciego segmentu tułowia. Brak konsensusu co do szczegółów i przyczyn ich powstania – materiał kopalny jest zbyt ubogi. Trzy najbardziej popularne hipotezy to w skrócie: zeskoki z wyższych warstw roślinności a potem lot ślizgowy , swobodne unoszenie się na wietrze oraz zwiększanie długości skoków przy ucieczce bądź ataku wraz ze wzrastającą kontrolą podczas lądowania. Żadna z tych propozycji mnie nie przekonuje. Podejrzewam, że tak jak to miało miejsce miliony lat później u praprzodków ptaków, dobór naturalny wykorzystał preadaptację – coś co pierwotnie służyło innemu celowi zostało wykorzystane do lotu. Być może była to preadaptacja związana ze środowiskiem wodnym. Pamiętajmy, że fraza „wyjście na ląd” nieco wprowadza w błąd – zarówno pierwsze pra-owady, jak też pierwsze rośliny (zwłaszcza one) a także kręgowce nie tyle wyszły z wody na ląd, co nie zdołały wrócić do wody, której poziom z tych czy innych powodów uległ obniżeniu, przynajmniej lokalnie. Nagle otworzył się przed nimi nieznany świat z nowymi niszami i ogromnymi możliwościami. Większość pionierów wyginęła w obliczu nowych wyzwań, lecz niektórzy z nich zdołali przetrwać, skolonizować i przekształcić ląd. Za całkiem realny uznaję taki scenariusz, w którym struktury służące pierwotnie do poruszania się w wodzie a może oddychania w wodzie okazały się być przydatne poza nią, choć już w inny sposób. Choćby skrzela postaci larwalnych zamiast zanikać mogły przyjąć funkcję lokomocyjną. A z czasem stać się pełnoprawnymi skrzydłami.
Potężne ważki nie rządzą już w powietrzu, a już na pewno nie samodzielnie. Niektóre owady przekształciły przednią parę skrzydeł w sztywne pokrywy, inne zrezygnowały z tylnej pary redukując je do niewielkich sterowników lotu – przezmianek. Jeszcze inne całkowicie zarzuciły wzbijanie się w powietrze. Ewolucyjny szlak do sukcesu reprodukcyjnego wielokrotnie rozwidla się, rezygnuje z niegdyś obranych rozwiązań, a czasem do nich powraca w mniej lub bardziej zbliżonej formie. Żadna z dróg nie jest lepsza ani gorsza. Są inne. Każdy organizm czuje się dobrze w swoim ciele i ze swoimi zdolnościami. Wszystkie te wspaniałe, piękne i niezwykle skomplikowane istoty wokół nas zasługują na podziw z powodu trudnej do pojęcia złożoności, misterii, wręcz magii. Zdolność do aktywnego lotu zaś zalicza się do najbardziej spektakularnych osiągnięć natury. Nie bez powodu od zarania dziejów znajdowała się w sferze naszych marzeń. I marzenie to po części się spełniło.
Kiedy znów usłyszycie bajeczkę o durnych naukowcach przekonujących że trzmiel nie ma prawa latać, stańcie w obronie metody naukowej i w obronie renomy nauki. Demaskujcie szkodliwe mity, nawet te z pozoru mało istotne. Bo kropla drąży skałę.
Dunbaria fasciipennis żyła od środkowego karbonu aż do końca permu. Była nieco mniejsza od największych Megaloneura i prawdopodobnie znajdowała się w kręgu jej potencjalnych zdobyczy. Wydatna kłujka służyła do pozyskiwania pokarmu roślinnego (w formie płynnej). Odnalezione skamieniałości łupkowe zachowały oryginalną pigmentację, co pozwoliło poznać ubarwienie skrzydeł tego majestatycznego gatunku z wymarłej nadrodziny Palaeodictyopteroidea
Dunbaria fasciipennis – Źródło http://taxondiversity.fieldofscience.com/2011/03/spilapteroidea.html