Waarom de meeste vliegen hetzelfde vliegen

Vliegen, muggen en hun verwanten behoren tot de evolutionair meest succesvolle diergroepen op aarde. Deze groep, ook wel de tweevleugelige insecten genoemd, omvat ongeveer 15% van alle beschreven diersoorten. Wetenschappers vermoeden dat er nog veel meer soorten onontdekt zijn. Dit buitengewone succes is grotendeels te danken aan hun vliegvermogen. Dat wordt aangedreven door een van de meest veeleisende motorsystemen in de natuur.

Om beter te begrijpen hoe tweevleugelige insecten vliegen, voerden de onderzoekers de eerste grootschalige vergelijkende analyse uit van vluchtgedrag binnen deze diergroep. Voor 133 soorten werden lichaams- en vleugelkenmerken in kaart gebracht. Van 46 soorten werden daarnaast gedetailleerde vluchtmetingen en aerodynamische analyses gemaakt.

“Veel onderzoek naar insectenvlucht richt zich op één soort tegelijk," zegt Florian Muijres, hoogleraar Experimentele Zoölogie aan Wageningen Universiteit. "Dat is alsof je met een zaklamp in een donkere kamer kijkt: je ziet maar een klein deel van het geheel. Door tientallen soorten met elkaar te vergelijken, konden we als het ware het licht aandoen en voor het eerst de hele kamer zien. Daardoor konden we patronen ontdekken die voor de hele groep gelden."

De vergelijking leverde een opvallend resultaat op: bij de meeste tweevleugelige insecten zijn de vleugelbewegingen en aerodynamica van het vliegen opvallend vergelijkbaar. De natuurkundige beperkingen van het klapwieken dwingen de evolutie in een nauwe reeks van optimale oplossingen. Ondanks de enorme diversiteit in ecologie en lichaamsbouw gebruiken de meeste tweevleugeligen dezelfde aerodynamische blauwdruk.

Eén belangrijke uitzondering doorbreekt deze regel: muggen. Deze insecten slaan hun vleugels op extreme hoge frequenties — tot wel 1.000 keer per seconde — wat resulteert in een zeer inefficiënte vlucht: ongeveer drie keer minder efficiënt dan die van fruitvliegen van vergelijkbare grootte.

"Veel muggen paren in dichte zwermen in de lucht, waarbij hun karakteristieke zoemend geluid een belangrijke rol speelt," zegt onderzoeker Ilam Bharathi. "Onze resultaten wijzen erop dat hun vleugelslag niet alleen is aangepast voor aerodynamische prestaties, maar ook voor akoestische communicatie. In die zin lijkt de vlucht van een mug op een insectenversie van een pauwenstaart: energetisch kostbaar, maar belangrijk voor het vinden van een partner."

Deze bevindingen helpen verklaren hoe fysieke beperkingen en evolutionaire druk de vlucht van dieren vormgeven. Daarnaast kunnen de efficiënte vliegstrategieën die bij veel vliegen worden waargenomen inspiratie bieden voor toekomstige drones. Ook kan een beter begrip van de akoestische biologie van muggen nieuwe aanknopingspunten bieden voor onderzoek naar de bestrijding van ziekteoverdragende soorten. Geluid speelt immers een belangrijke rol bij het vinden van een partner, waardoor verstoring van deze signalen het voortplantingssucces kan reduceren.

Lees het volledige rapport: Dipteran flight diversity is shaped by aerodynamic constraints, scaling, and evolutionary trade-offs