النحل الطنان يحمل أحمالاً ثقيلة بطريقة اقتصادية

يعتبر النحل الطنان  Bumblebees من الحشرات الرافعة الكبيرة lifters  في عالم الحشرات ، و هي قادرة على العودة إلى الخلية بوزن جسمها تقريباً مضافاً إليه وزن الرحيق المحمل على جوانبها .

و تظهر دراسة نشرت في 5 فبراير في مجلة تقدم العلوم Science Advances الكيفية التي تقوم بها هذه الحشرات بهذه العملية - وأن النحل يمكن أن يظهر مرونة أكبر في السلوك أكثر مما يمكن توقعه من حشرة طنانة .

تساؤلات البحث على النحل الطنان

قالت الباحثة سوزان غالياردي  Susan Gagliardi ، و هي باحثة مشاركة في كلية العلوم البيولوجية College of Biological Sciences  بجامعة كاليفورنيا University of California في ديفيس Davis : "يمكن أن يحملوا 60% أو 770% أو 80% من وزن الجسم ، و الذي سيكون بالنسبة إلينا  مجرد حمل أو عبئ ضخم للتحرك به في الأرجاء".

وتتابع قائلة :   "لقد كنا فضوليين لمعرفة الكيفية التي يفعلون بها ذلك وكم يكلفهم حمل الطعام والإمدادات مرة أخرى إلى الخلية".

قامت كل من  جاجلياردي Gagliardi وستايسي كومبس Stacey Combes ، الأستاذتان  المشاركتان في قسم البيولوجيا العصبية وعلم وظائف الأعضاء والسلوك  Department of Neurobiology, Physiology and Behavior ، بقياس الطاقة التي أنفقتها النحلة الطنانة الطائرة  في غرفة مصممة خصيصاً (كرة ثلجية فارغة).

و لقد قاموا بتوصيل قطع صغيرة من أسلاك اللحام بالنحل لضبط وزنهم.

وقالت جاجلياردي Gagliardi  : "لقد كان لدينا النحل في غرفة صغيرة، و كنا نقيس ثاني أكسيد الكربون carbon dioxide  الذي ينتجونه. و هم في الغالب يحرقون السكر و بذلك ستتمكن مباشرة من معرفة كمية السكر التي يستخدمونها أثناء طيرانهم".

و قد قال الباحثون أنهم قد استخدموا فيديو عالي السرعة لتفحص ضربات و رفرفة الجناح و حركاته.

و قالت كومبس  Combes إن النحل الطنان يطير بطريقة مختلفة تماماً عن الطائرات.

فبينما يتدفق الهواء بسلاسة على جناح الطائرة أو شفرة الدوار rotor blade ، فإن النحل يحرك أجنحته بزاوية عالية باتجاه دوامات الهواء المتولدة vortices التي تدور حول الجناح.

و ينتج عن ذلك رفع (إقلاع ) أكثر بكثير من الهواء المتدفق الأملس smooth airflow ، إلا أنه غير مستقر لأن الدوامات vortices  تتكسر بسرعة. و يستطيع  النحل الحفاظ على الطيران عن طريق تحريك أجنحته  بسرعة كبيرة.

وضعان للطيران 

نظراً لأن النحل الطنان يتزود بوقود الطيران  من الرحيق الذي يحمله ، فيجب أن يصبح أخف وزناً أثناء طيرانه و أن يستهلك طاقة أقل. و قد تفاجأ كل من كومبس  Combes و جاجلياردي Gagliardi  عندما وجدا  أن النحل يمكنه بالفعل استخدام طاقة أقل لكل وحدة حمل عندما يتم تحميلهم بحمولة  أكثر .

و قالت كومبس Coombs  : "إنهم يصبحون أكثر اقتصاداً في الطيران عندما تزداد حمولتهم أكثر  ، وهذا لا معنى له عندما يتعلق الأمر بمسألة علم  الطاقة energetics ".

و بالنظر عن كثب ، فقد وجد الباحثون أن النحل الطنان  لديه طريقتان مختلفتان للتعامل مع زيادة الأحمال. فهو يعمل دائماً على زيادة مدى و سعة ضربة الجناح  (إلى أي مدى ترفرف الأجنحة) عندما يتم تحميلها بشكل كبير ، إلا أن هذا لا يكفي لدعم الوزن الزائد من تلقاء نفسها.

و لتعويض الفارق ، يمكن للنحل زيادة تردد ضربات الجناح wingbeat frequency ، و الذي يولد المزيد من الرفع و يزيد من تكلفة الطاقة.

بيد أن للنحل أيضاً وضع بديل مختلف للطيران بمهارة يسمح لهم بحمل أحمال أثقل مع إنفاق طاقة أقل مقارنةً بالوقت الذي يزيدون فيه من تردد الخفقان (ضربات أو رفرفة الأجنحة )  flapping frequency .

و قالت كومبس  Combes إنه لم يتضح بعد ما الذي ينطوي عليه "الوضع الاقتصادي economy mode " هذا ، و ذلك على الرغم من أنه قد ينطوي على تغيير في كيفية تدوير الجناح لعكس الاتجاه بين ضربات الأجنحة .و لكنه شيء يمكن للنحل أن يختار فعله أو لا.

و أضافت كومبس Combes : "لقد اتضح أنه اختيار سلوكي يتخذونه فيما يتعلق بكيفية دعمهم للحمل". فعندما يتم تحميل النحل أو تخفيف حمله  ، فمن المرجح أن يزيد من معدل ضربات الجناح.

و عندما يتم تحميلها بشكل كبير ، فإنها تنتقل إلى وضع الاقتصاد الغامض ، وتنتج ما يكفي من القوة لدعم الحمل مع زيادة صغيرة فقط ، أو حتى انخفاض ، في تردد الخفقان أو ضربات الأجنحة.

اقتصاد و استقرار (ثبات ) :

لقد صرحت كومبس Combes قائلة  أنه إذا كان بإمكان النحل توفير الطاقة أثناء الطيران ، فلماذا لا يستخدمون هذا الوضع الاقتصادي طوال الوقت؟ إذ يبدو أن هذا غير واضح ، إلا أنه من الممكن أن يكون التردد العالي لضربات الجناح ذو مزايا تتعلق بالأداء ، و على سبيل المثال في الحفاظ على الاستقرار في الهواء المضطرب أو الهائج  أو تجنب العقبات .

و أن هذا  قد دفع العمل إلى حدوث تحول في كيفية رؤيتها للحشرات، في إضافة لكومبس في هذا الخصوص .

و تقول كومبس أنه "عندما بدأت في هذا المجال ، كان هناك ميل لرؤية هذه الحشرات على أنها آلات صغيرة ، و قد ظننا أنها سترفرف بأجنحتها بطريقة واحدة عند حمل حمولة صفرية  zero load ، وبطريقة أخرى عندما يكونون محملين بحمولة تقارب ال 50 %  و أن كل نحلة ستقوم بالعمل ذاته بنفس الطريقة في كل مرة ". وتتابع :  "لقد منحنا هذا تقديراً على  أنه سلوك ، فهم يختارون ما يجب القيام به. و حتى النحلة نفسها كانت ستختار  في يوم مختلف طريقة جديدة لرفرفة أجنحتها."

و الجدير بالذكر أنه قد انضم مؤلفين إضافيين إلى ورقة البحث و هم كالين سويتزر Callin Switzer ، جامعة واشنطن  University of Washington ، سياتل ومايكل ديلون  Seattle and Michael Dillon ، جامعة وايومنغ University of Wyoming ، لارامي Laramie . كما كان العمل مدعوماً  جزئياً بمنح مقدمة من المؤسسة الوطنية للعلوم National Science Foundation . 

المصدر