Ugyanúgy repül a kolibri, mint ahogy a bálna csapkod az uszonyával

A tudósok nemrégiben egy figyelemre méltó egyenletet dolgoztak ki, amely pontosan leírja a különböző méretű és típusú repülő, illetve uszonyos állatok csapkodási frekvenciáját, függetlenül attól, hogy mennyire különböznek méretben, szárny- vagy uszonystruktúrában és evolúciós eredetben.

A repülés a természet egyik csodája, amelyre már Leonardo da Vinci is vágyott, de az embernek sajnos nem adatott meg a szárny. A repülésre képes állatoknál a szárnycsapkodás frekvenciája tökéletesen illeszkedik a szárny rezonancia frekvenciájához, és a kutatók rájöttek, hogy ez kiszámítható és egyenlettel leírható. Jens Højgaard Jensen és csapata a dán Roskilde Egyetemen egy új tanulmányban vizsgálta a repülést részleteiben, és sikerült felállítaniuk egy komplex képletet, amely nemcsak a madarak és denevérek, hanem például a pingvinek és bálnák szárnymozgását is leírja.

A kutatók összehasonlították előrejelzéseiket a már meglévő adatokkal, amelyek a különféle fajok szárnycsapkodásainak gyakoriságát írják le. Az állatok repülésének vagy úszásának stílusa nagyban függ a testtömegtől és a szárny területétől, amelyek befolyásolják az energiafelhasználást és az aerodinamikai tulajdonságokat is. A nagyobb állatoknak nagyobb izomtömeggel rendelkeznek, így nagyobb szárnyakra vagy uszonyokra van szükségük, hogy elbírják súlyukat a vízben vagy a levegőben. A szárny területe alapvető, ettől függ, mennyire tud emelkedni az állat, és a szárnycsapások vagy az uszonycsapások gyakorisága is ettől függ.

A testtömegen és a szárny nagyságán kívül a szárny alakja, az izomerő és a repülési stílus is befolyásolja az állatok mozgását. A hosszú, keskeny szárnyú madaraknak az ideális mozgásforma a siklórepülés, míg a rövidebb, szélesebb szárnyúak inkább csapdosnak. A kutatók 414 állat adatainak vizsgálata alapján állították fel az egyenletet, amely a kék bálnától a szúnyogig terjedő széles skálán alkalmazható.

Az egyenlet segítségével a kihalt fajok szárnycsapkodási arányait is fel lehet állítani, mint például a Quetzalcoatlus northropi esetében, ami egy majdnem 4 méter magas kihalt pteroszaurusz volt, és tíz-tizenkét négyzetméteres szárnyaival 0,7 hertz frekvenciával csapkodott. A repülés-szárny-tömeg korrelációk megértése nemcsak érdekesség, hanem segítheti a jobb repülőgépek és robotok tervezését is.