Böcek uçuşu

Direkt Uçuş

Diğer böceklerin aksine, özel kız böceklerinin (yusufçuk ve küçük kız böceği) kanat kasları ( geleneksel düzende bir tür "ilkin böcekleri" olarak tanımlanır. )  temel olan kanatlarına üzerine direkt eklenir, aşağı doğru küçük hareketler için olan bu kanatlar hareketlidir yani açılır kapanırdır, yukarı kaldıran kanatlarda kendi kendine yukarı doğrudur, havada kürek çekmeye çok benzer yusufçuklar ve küçük kız böcekleri benzer şekilde ve büyüklükte ön ve arka kanatlara sahiptirler ve  bağımsız olarak çalışırlar, bu onlara iyi kontrol derecesi ve yönlerini ve hızlarını değiştirmeleriyle birlikte hareketlilik açısından tutarsızlık verir ve diğer uçuşan böcekler görülmez. Tabii ki bu sürpriz değildir, verilen kız böceklerinin tamamı hava yırtıcıdır ve daima diğer hava yırtıcı böcekleri avlarlar .

Indirekt uçuş

Direkt uçuş kaslarına ek olarak iki düzenleri vardır, diğer tüm yaşayan kanatlı böcekler uçarken farklı mekanizmalar kullanırlar, endirekt uçuş kasları da dâhil. Bu mekanizma bir zamanlar gelişime uğramıştır ve bu bir özellik olarak tanımlanır biyolojik sınıflamada gelişmiş böcekler sınıfına girer; bu şuna karşılık olarak gelir, muhtemelen tesadüfen değildir, kanat katlama mekanizmasının görünüşü ile birlikte, bu gelişmiş böceklere dinlenirken kanatlarının karınlarına doğru çekilmesine izin verir. (bu yeteneğe karşın ikincil bazı gruplarda olmayan bir özelliktir, mesela kelebeklerde).
İki fonksiyonal kanat çiftleriyle beraber yüksek gruptalardır, bu çiftler birçok yolla mekanik olarak birliktedirler ve bu birçok ilkel grup için yanlış olmasına rağmen, fonksiyolanlar tek kanat olarak bulunurlar. Ayrıca gelişmiş böcekler arasından istisnalar vardır; hayalet güveler kanatların çiftlerini açabilirler ve bağımsız olarak hareket edebilirler, yusufçuklar gibi üzerlerinde uçabilirler. Tüm yusufçuklar ne paylaşırsa, fakat karınlarındaki kasların çalışmasının bir yoludur: bu kaslar, kanatların eklenmesinden ziyade, karın bölgesine eklenmesi ve deforme olmasıdır; çünkü kanatlar  torasik dış iskeletin genişlemesi, karın bölgesinin deformasyonu kanatların hareketine de sebep olur. Boyuna uzayan sırt kaslarının oluşumunda sırtttan karna olan baskısı, kanatları aşağı çevirerek karnın arka yüzeyinin yukarı yaylanmasına sebep olur. Tergosternal kasların oluşumunda  göğüs kısmının arka tarafı yine aşağı doğru çekilir, kanatların aşağı çekilmesine sebep olur.  Bazı gruplarda, tergosternal kaslar gevşediğinde, aşağı vuruş sadece karnın geri çekilmesinde başarılıdır. Birçok küçük sklerite kanat temellerinde var, ayrılmış, kaslar eklenmişti ve bunlar kanat kontrolünün iyi olmasında kullanılır ve bu yollar eğimde birçok ayarlamaya ve kanat çırpış genişliklerine izin verir.Son düzeltmelerden biri de şudur  gelişmiş canlılarırn görünüşleri (kınkanatlar, sinek ve zar kanatlılar) kaslı ve sinirsel sistemleri olan canlılara örnektir mademki bir sinir dürtüsü kas liflerinin birçok kasılmasına sebep olur ; bu kanat vuruşu oranın artması için frekansa izin verir ve bu sinir sistemlerine uyarının gönderilmesine sebep olur. Bu özelleştirilmiş kasların formu belirlenmiş asenkron uçuş kasıdır. Tüm etki birçok gelişmiş kanatların vuruşu böcek direkt uçuş kaslarından hızlıdır.

Aerodinamikleri

Böcek uçuşlarının iki temel aerodinamik modeli vardır: yaratılan öncü girdap .

Öncü Girdap

Birçok böcek metot kullanarak helezonik uçuş kenarı girdabı yaratır. Bu kanat çırpma hareketleri basit yarım çırpışlar boyunca olur.  Aşağı yönde yapılan iniş başlar ve biter ve bu aşağı doğru ve ileri doğru dalınır. Ön cepheyi arka tarafa sabitlemek amacıyla kanatlar çabucak ters çevrilir. Yukarı vuruş ayrıca kanatların yukarı ve arkaya itilmesidir. Bunun üzerine kanatlar tekrar ters dönmüştür (dolaylama) ve aşağı yönlü vuruş oluşur. Böceklerde frekans aralığı eş zamanlı frekans uçuş kasları genel olarak 5 ila 200 hertz (Hz) arasındadır. Bunların içinde eş zamanlı olmayan kaslar da vardır, bu durumda kanat vuruş frekansı 1000 Hz. Böceklerin süzülüşü sırasında, iki vuruş aynı süre içerisinde tamamlanır. Kısa aşağı yönlü vuruş, fakat itme (akışkanlar mekaniğini).
Temel kuvvetlerin tanımlanması böcek uçuşlarının anlamasında hassas bir konudur. Birinci deneme yarı kararlı kanat çırpışlarının tahmin edilmesi durumudur. 
Bunun anlamı hava herhangi bir zaman içerisinde kanatların üzerinde akar bunun öngörüsü ile kanat çırpımı olmaması, kanatların sabit durma durumundaki açıdaki akış ile aynıdır. Kanat çırpışları birçok hareketsiz konumda parçalara bölme yoluyla analiz edilebilir ve herhangi bir anda kanatların anlık kuvveti için zaman cetveli yaratılabilir. Bu hesaplanan kaldırma kuvveti üç katı küçük bulundu, böylece araştırmacılar bunun aerodinamik kuvvetini sağlayan düzensiz bir olay olduğunu fark etmişlerdir. Önceki zamanlarda ortalama uçuşun kanat çırpımına yakın olması için birçok geliştirici çözüm denenmiştir. Bazı araştırmacılar kuvvetin supinasyonda zirveye ulaşacağını tahmin etmişlerdir. Sirke sineği dinamik olarak pullanmıştır, bu kuvvet tahminleri daha sonra onaylanacaktır. Diğer tartışmalar supinasyon ve pronasyonun sebep olduğu bilinmeyen rotasyonel etki sırasında kuvvetin zirvede olduğunu söylemiştir. Bu rotasyonel etki temelde dönüşümsel olaylardan farklıdır. Bu yargıya karşı bazı zıt yargılar var. Hesaplamalı akışkanlar mekaniği boyunca, bazı araştırmacılar rotasyonal etki olmadığı konusunda tartışıyorlardı. Bu araştırmacılar yüksek kuvvetin bir önceki çarpıştaki dökülmenin sebebi olduğunu iddia ediyorlardı. 
Yukarıda bahsedilen rotasyonal etkiye benzer olarak, bu olay kanat çırpışlarının tam olarak anlaşılamaması ve üzerinde tam bir karar verilememesi ile ilgilidir. Çünkü bütün modeller tahmin edilebilir, farklı modellerde bu farzedilen etki hariç tutulur. Örneğin , Wagner etkisi şunları belirtiyor; akmazlıktan dolayı eğimli kanatlar hareketsizlikten ivmelenir. Bu olay kaldırma değeri ile açıklanabilir bu değer tahmin edilenden düşüktür. Tipik olarak, bu durumda havalanmanın eklenmesi ile kökenler bulundu. Bu etkinin akışkanlıkta Reynolds sayısı ile etkisiz olduğu çok önceden beri tartışılıyor bu tipik olarak bir böcek uçuşudur. Wagner etkisi etkisiz olarak değerlendirildi, bilinçli bir şekilde, en azından eski modelinde. Olaylardan en önemlisi ise uçuş sırasındaki ön tarafın emiş gücü ile oluşur. Bu kuvvet verimliliği hesaplamada çok önemlidir. Ön kenar emiş kavramı keskin kanatlı delta kanatlarında birinciyken girdap asansöründe dördüncüye konuldu. Saldırıların yüksek açılarda olanlarında, akış önde gelen kenarların üstünde ayrılır, tekrar eklenme ise arka kenara ulaşılmadan önce gerçekleşir. Ayrılmış akışların içindeki kabarcıklar girdaplardır. Hücumun saptırılması çok büyük olduğu için, akışın içine doğru birçok momentum gönderilir. Bu iki özellik büyük miktarda kaldırma kuvveti yaratır ve ayrıca biraz da ekstra direnç sağlar. Bu önemli özellik, ancak, kaldırmadır. Çünkü akış dağılmıştır, fakat hala büyük miktarda kaldırma kuvveti sağlar, bu olay perdövites olarak adlandırılır. Bu etki uçan böceklerin savruluşunda gözlemlendi ve bu  it was proven to be capable of providing enough lift to account for the deficiency in the quasi-steady-state models. Bu etki kanoda birlikte kürek çekmede kullanılır.
Kanat çırpmanın bütün etkileri aerodinamik olayların üç temel kökeniyle azaltılabilir: öncü girdap, kanattaki denge durumu aerodinamik kuvvetleri ve kanatların önceki çarpışın canlandırılmasındaki temastır. Uçan böceklerin büyüklük aralıkları yaklaşık olarak 20 mikrogramdan 3 grama kadar. Böceklerin vücut kütleleri artarken, kanat alanları genişler ve kanat vuruş frekansları azalır. Büyük böcekler için, Reynolds numaraları (Re) 10000 kadar büyük olabilir. Küçük böcekler için, bu 10 kadar az olabilir. Bunun anlamı akmazlık etkileri küçük böcekler için çok önemlidir, akışı tabakalı olmasına rağmen, hatta büyük uçuşlar için .
Böceklerin vücudundaki diğer ilginç özellik ise vücut eğilimidir. Uçuş hızı artarken, böcek vücudu baş aşağı o eğilime yönelir ve daha çok yatay olur. Bu ön alanda azalma ve sonuç olarak vücut sürtünmesine sebep olur.  Sürtünmenin artması hızın artması ile artar ve böcekler verimlilik daha önemliymiş gibi uçuşlarını daha verimli kılarlar. Ek olarak, aşağı yönlü vuruşlu saldırıların geometrik olarak açısal değişimleri aracılığıyla, mümkün olduğu kadar bütün manevraları süresince uçuşlarını maksimum verimlilikte tutarlar. Genel itme kuvvetinin gelişimi kaldırma kuvvetiyle kıyaslandığında oldukça küçüktür. Kaldırma kuvveti böceğin ağırlığından belki de üç kat fazladır, ama itme kuvvetinin en yüksek hızı vücut ağırlığının %20 sinden az hıza sahiptir. Bu kuvvet kanat çırpış hareketinin yukarı doğru daha kuvvetsiz olmasının temelidir.

Kanat çırpışı ve savuruşu

Uçuşun ikinci metodu ise, çırpış ve savuruş veya  Weis-Fogh mekanizması, fonksiyonlar farklıdır. Bu işlemde, küçük böcekler bulunur mesela trips ve chalcid eşek arısı, böcek vücudunun üzerinde kanatlar çırpılır ve daha sonra savuruş yapılır. Böcekler açık uçarlarken, hava emilir ve her kanadın üzerinde girdap oluşur. Bu girdap sınırı kanatların karşısına ilerler ve çırpış, diğer kanatlardaki girdabın oluşmasında rol oynar. Bu etki sayesinde, döngü ve böylece, kaldırma büyüklüğü genişlemek için artar, birçok durumda, tipik öncü girdap etkisinden büyüktür. Bu metodun ilk sebebi birçok böcek tarafından kaçınılmaz zararlarla ve kanatın giyilmesinin yol açılmasının oluşturulduğu tekrarlı çırpışın çalıştırılabilmesidir. Bu yaygındır, fakat böcekler arasında çok küçük ve düşük deneyimli Reynold numaralarıdır. Bu mekanizma ayrıca denize ait yumuşakçalar Limacina helicina, deniz kelebeği tarafından çalışıyor

Kanat çiftleri 

Bazı dört kanatlı böcek türlerinde, örneğin Lepidoptera, geniş alanda çeşitli morfolojil iki kanatlı mekanizmasında gelişimini tamamlamış olarak gelişti bu taksonları fonksiyon olarak "iki kanatlı”sunar. Hepsi, fakat çoğu temel formdaki, iki kanatlı olarak bulunur.
Mekanizmalar üç farklı tipte oluşur  - jugal, frenulo-retinacular ve amplexiform.
Genellikle ilkel guruplar genişlemiş temel arka planın yan alanı gibi lop a sahiptirler örneğin ön kanatların temeli jugum olarak adlandırılır bu uçarken arka kanatların altını kıvırır.
Diğer gruplar arka kanatların üstünde fenuluma sahiptir ve bu ön kanatların altında retinakülüm asılıdır.
Kelebeklerde ( hesperiid lerin bir tür erkeği hariç) ve Bombycoidealerde ( Sphingidae lar hariç), kanat çiftlerinde frenulumun ve retinakülümün bir sırası yoktur. Yerine, arka kanatların genişlemiş omuz alanı ön kanatlar aracılığıyla genişçe üst üste gelir. Özel mekanik bağlantı kaybı yerine, kanatlar aşama aşama üst üste düzenlenir. Ön kanatların güç vuruşu, ön kanatları uyumlu bir şekilde aşağı doğru iter. Bu tip çiftler frenate tipi çeşitliliktir fakat burada frenulum ve retinakülüm tamamen kaybolur .

Biyokimya

Böcek uçuşlarında biyokimya kayda değer çalışmalara odaklanmışlardır. Birçok böcek karbonhidrat ve yağı uçuşta enerji kaynağı olarak kullanırken , birçok kın kanatlı ve sinekler enerji kaynağı olarak amino asit kullanırlar . Bazı türler iki türüde kullanırlar ve arı benzeri kelebekler mesela manduca sexta ısınma hareketi olarak ön uçuşta karbonhidrat kullanırlar. 
Kanat vuruşları bir saniyede 100 kereden az olan böcekler senkronize kaslarını kullanırlar. Senkronize kaslar bir kas tipidir ve bu her sinir sinyali için bir sözleşme gibidir, bu hızlı uçuşlar için çok verimlidir. Kanat vuruşları çok hızlı olan böcekler mesela bombus eş zamanlı olmayan kaslarını kullanırlar; bu kas türü bir sinir sinyalinden fazlası için olan bir sözleşme gibidir. Bu kaslar anlaşma için tarafından tekrar uyarılması ve kaslardaki gerilimin bırakılması aracılığıyla başarıya ulaşmıştır, bu basit tek başına uyarılma olayından daha hızlı gerçekleşir.

Gelişim ve Adaptasyon

Karbonifer periyodunda bazı zamanlar, 350 milyon yıl önce ve bu zamanlarda sadece iki ana kütle bulunurdu, böcekler uçmaya başladı. Nasıl veya niçin böcek kanatları gelişmedi anlaşılamadı, alt karbonifer gelişimleri periyodunda  büyük ölçüde uygun fosillerin kıtlığından dolayı büyük ölçüdedir. Böcek uçuşları kökeninde üç temel teori şunlar kanatlar paranotal loblardan gelişmiştir, toraks terganın gelişimi; bunlar taşınabilir karın modifikasyonlarıdır, suda yaşayan mayıs sineğinin nimfolarında bulunurlar veya  toraks çıkıntılarından radyatörler kullanılarak gelişirler.

Paranotal hipotezleri

Paranotal hipotezler şunları öne sürüyor böceklerin kanatları paranotal loblardan gelişti, adaptasyon öncesi bulunan böcek fosilleri şuna inandırıyor sekerken veya düşerken dengede tutulmak için destekte bulunuldu. Bu hipotezin ayrıcalığı çoğu böceğin eğilimidir, kolları tırmanırken ürkmek, zemine düşüşten kaçmak için. Bu tür loblar paraşüt olarak hizmet verdi ve böceklerin zemine yumuşak bir şekilde inmesine olanak sağladı. Teori şunu öneriyor bu loblar yavaş yavaş büyüyor ve daha sonraki aşamalarda göğüs kafesine ortak olacaktır. Hatta daha sonra bu ham kanatları hareket ettirmek için yeni kaslar belirecek. Bu model şunu gösteriyor kanatlardaki verimlilik kademeli olarak artacaktır, paraşütle başlayarak, sonra süzülerek gitme ve en son olarak uçuş aktif olacaktır. Hala, kanatların gelişimindeki fosil kanıtlarının temel eksikliğindeki eklemler ve kaslar bu teori için büyük sorun ortaya çıkartıyor, eklemliliğin ve damar düzeninin gelişimindeki anlık değişimler olarak görünüyor ve uzmanlar tarafından bu alanda bu durum reddediliyor.

Epicoxal hipotezleri

Bazı entomolojistler şunu gösteriyor böcek kanatlarında muhtemel kökende su böceklerinde taşınabilir karın solungaçları bulundu, nimfa ve mayıs sineği örnek gösterilebilir. Bu teoriye göre bunlar soluk borusu solungaçları, onların yolları solunum sistemlerinin ve daha sonra düzenlenen hareket ettirici amaçlar ile var oluyor, sonunda kanatlarının içinin gelişimi için. Trakea solungaçları kanatçıklar ile donanımlıdır ve bunlar sürekli olarak titreşir ve küçük doğrusal kaslara sahiptirler.

Endite-exite hipotezleri

Bu hipotez belki de en güçlü kanıta sahip hipotez ve şöyle diyor endites ve exites hangi adaptosyondan kaynaklanıyor, temel eklem bacaklılar arasında sırasıyla içerideki ve dışarıdaki uzantılardır. Trueman temel alınarak Goldschmidt  aracılığıyla 1945'te Drosophila melanogaster üzerinde geliştirildi, in which a pod variation displayed a mutation transforming normal wings to what was interpreted as a triple-jointed leg arrangement with some additional appendages but lacking the tarsus, kanatların kostal yüzeyi normal olarak olabilir. Bu mutasyon sırt exite ve endite füzyonu için kuvvetli bir kanıt olarak tekrar yorumlanmıştı, bacaktan ziyade, uzantı ayarlaması ile daha iyi bir hipotez olmuştur. İnnervasyon, eklem ve kas kanatların gelişiminde gerekli ve zaten podomoreste vardır.

Diğer Hipotezler

Geçmişte öneriler yapıldı, kanatlar başlangıçta suyun yüzeyinde hareket için bazı taş sineklerinde görüldüğü gibi. Alternatif fikir ise, havada kayışı yönlendirmek için— bazı kanatsız böcekler de yarı uçuş olayı bulundu, kanatlı böcekler için kanatsız takson kız kardeşi.