Uçma Sanatındaki Zirve Böcekler

Evrimciler tarafından ilkel canlılar olarak kabul edilen böceklerin uçma gibi ileri bir teknolojili insanoğlundan çok önce, daha mükemmel bir şekilde nasıl geliştirdikleri sorusu zihinleri kurcalamaktadır. Böcekleri uçma teknikleri üzerinde ancak l970’lerden itibaren çalışılmaca başlanmış ve halen birçok mes'ele karanlık kalırken öğrenilebilen kısımların da teknolojice aktarılabilmesi hayli zor görünmekte Böcek kanallarındaki ileri mühendislik tasarımlarının teknolojideki örneklerini görmek bir hayli zordur. Hepimiz evlerimizde ani hızlanma ve yavaşlamalar yapabilen, havada asılı kalabilen, takla atıp ters uçabilen ve ters olarak tavana iniş yapabilen sineklerin uçuşuna şahit olmuşuzdur. Ama pek azımız bu uçuş tekniklerinin ve kanat yapılarının arkasındaki ince mühendislik hesaplarından haberdarızdır. Böcek uçuşlarındaki sanat incelendiğinde varılabilecek kesin sonuç şudur: Teknolojik olarak böceklerden çok gerilerdeyiz.

Saniyenin küçük bir kısmında havada akrobasi numaralarını birbiri peşine sıralayabilen böceklerin bu hareketlerine imkân veren en önemli uzuvları hiç şüphesiz ki kanatlarıdır. Ayrıca düşük kütleleri, çok gelişmiş sinir sistemleri ve kompleks kas sistemi bu kanal hareketleri için destek oluşturmaktadır. Böceklerin dünyasına girdiğimizde birbirinden tamamen farklı yüzlerce değişik uçuş stilleri esas olarak farklı yapıdaki kanat tasarımlarına dayanmaktadır. Bu kanat yapılarındaki farklılıkların uçuş stillerine nasıl yansıdığı ise ancak son zamanlarda spekülasyondan ilmi sonuçlara dönüşebilmiştir.

Yusufçuk ve ağustos böceği birbirinden bağımsız hareket edebilen iki kanat çiftine sahiptir. Güve ve eşekarısı gibi bazı böceklerde ise ön ve arka kanatlar birlikte hareket eder. Sinek ve mayıs böceğinde ise arka kanatlar yoktur. Kınkanatlılarda ve kulağakaçan böceğinde ön kanatlar vücut için koruyucu tabakalar haline gelmiştir. Ağustos böceği, hamam böceği, taşsineği gibi böceklerde arka kanatlar ön kanatlarından büyük olmasına rağmen eşekarısı, yaprak biti, kelebeklerde ön kanatlar arka kanatlardan büyüktür. Ekin biti, parazit eşekarıları ve çok küçük kınkanatlı gibi minik böceklerde ise kanatların yapısı kuştüyü yapısına benzerdir.

1970'lerde teknik ve teorik bir çok gelişme kanat tasarım problemini çözmek için imkân sağlamıştır. Scanning elektron mikroskobu gibi yeni âletler morfolojinin (içyapı) çok daha detaylı İncelenmesini sağlamıştır. Bilgisayar destekli yüksek hızda sinematografi böcek uçuşunun filminin çekilmesini ve kantitatif analizini kolaylaştırmıştır (Şekil–1).

Böcek kanatlan iç çubuklar ve bu çubukların üzerine gerilen ince zardan meydana gelmiştir (Şekil–2). Çubuklar boru şeklinde olup içleri hava veya kan ile doludur. Kırışık yapıda ve katlanabilir kanatlarda çubuklar boyuna ve enine olup mükemmel bir kafes sistemi oluştururlar. Kanadın uçuş sırasındaki eğilme kuvvetlerine çubuklar, gerilme ve sıkıştırmalarla mukavemet ederler. Birim kütle olarak karşılaştırılırsa bu tip kafes sistemleri bu sistemden mahrum olan cisimlere göre çok daha fazla sağlamdırlar. Ayrıca kanatları örten zarın esnekliği de bu kafes sistemlerinin bozulmasını önleyici rol oynar. Zarın içyapısı hâlâ çok az anlaşılabilmiş olmakla beraber, mekanik özellikleri yani sağlamlığı, esnekliği ve hafifliği son derece mükemmeldir. Bazı kanatlarda zar 1 mikron civarında kalınlığa sahip olmasına rağmen büyük kaldırma kuvvetlerine dayanabilmektedir.

Düz kanatlar ise bir tarafı destekli, diğer tarafı boşta olan çubuklar gibi düşünülebilir. Mühendislik tabiriyle "ankastre mesnet" olarak adlandırılan böyle yapılarda desteğe yakınlaştıkça eğilme momentlerinin artmasından dolayı çubuğun bu kısmı daha kalın olarak tasarlanır. Düz kanatlarda da bunu görmek mümkündür. Kanadın gövdeye yakın kısmı kesit alanı olarak daha fazla olup uca gittikçe sivrilme meydana gelir.

İster kafes sistemi isterse ankastre mesnet olarak düşünülsün, böcek kanatlan mühendisler için şaşırtıcı iki önemli özelliğe sahiptirler: Birincisi, kanatlar sivrilmektedir. Kanatlar çok âni hız değişimlerine maruz kaldıkları için kinetik enerjilerinde büyük değişmeler olur. Bu değişimlerin az olabilmesi için kanadın ağırlık merkezinin mümkün olduğu kadar gövdeye yakın olması gerekmektedir ki bu da sivrileşen kanatlarla sağlanmaktadır. Sivrilme kanat uçlarını daha dayanıksız yapar. Fakat böcekler genelde birçok cisimler ve diğer böceklerle sık sık çarpıştıkları için kanatlar çarpışmalara sert bir şekilde değil esneyerek karşılık verirler. İkincisi, böcek kanatlan uçma esnasında oldukça fazla miktarda şekil değiştirmektedir. Kanat içerisinde eklem ve kas olmadığı için kanat hareketlerinin kanadın gövdeye bağlı olduğu yerdeki kaslarla uzaktan kumandası mümkün olabilmektedir. Uzaktan kumandaya rağmen kanat hareket esnasında istenilmeyen pozisyonlara girmez. Birçok kanat üzerinde bükülme çizgileri, şok emicileri, karşı ağırlıklar ve parçalanmayı durdurucu mekanizmalar gibi mühendislik örnekleri bulunmaktadır. Bu mekanizmalar aynı zamanda, kanadın aerodinamik verimliliğini arttırıcı faktörlerdir.

Mühendislikte yapılar mümkün olduğu kadar az hareket eden tasarımlar olarak tarif edilir. Mekanizmalar ise daha önceden tayin edildiği şekilde hareket eden tasarımlardır. Böcek kanatlarında hem yapı hem de mekanizma özellikleri birlikte görülmekte ve teknolojide bunun eş değerleri ise henüz bulunmamaktadır.

Böcekleri günümüz uçuş teknolojisinin çok Önüne geçiren bir diğer yönleri de her bir böceğin kendine has değişik bir kararsız hava akımını (türbülans) kullanmasıdır. Uçaklar ve helikopterler kanat ve pervaneleri etrafındaki düzgün (laminar) hava akımlarını kullanarak uçabilirler ve bu araçlar için kararsız hava akımları ölüm demektir. Halbuki böcekler bu hava akımlarını kullanarak hem daha geniş bir manevra kabiliyeti hem da daha verimli bir uçuş imkânına sahip olurlar. Yusufçuk âni kanat hareketleri ile düzenli aralıklarda hava girdapçıkları meydana getirir. Ön kanatların meydana getirdiği hava girdapçıklarındaki enerjiden ise arka kanatlar faydalanarak uçuş verimini arttırır. Bu tekniğin uygulanması çok zordur. Çünkü türbülanslı hava akımları genel olarak kaotik yapıda oldukları için aynı hareketlerin tekrarıyla standart sonuçlar elde etmek oldukça zordur.

Bu yazıda sadece böcek ve sineklerin kanat yapıları ve uçuş stillerinin mükemmelliğinden bahsettik. Bir sineği genel olarak bütün yönleriyle incelediğimizde ise şu meydan okumanın ne derece haklı olduğunu daha kolay anlayabileceğiz: "Ey insanlar! Size bir misâl verildi; şimdi onu dinleyin: Allah'ı bırakıp ta yalvardıklarınız bir araya gelseler de bir sineği dahi yaratamazlar (1)."

KAYNAKLAR:

l. Hacc Sûresi, (22), 73.

2. Scientific American. The Mechanical Desiğn of Insect Wings, No. 1990.

3. Sızıntı, Yusufçuğun Kanatları,Temmuz 1986.