Шмели - это пушистые пчелы с характерной полосатой окраской. Они играют важную роль опылителей многих сельскохозяйственных культур. Несмотря на свой толстый вид, шмели умеют развивать в полете довольно высокую скорость. Давайте разберемся, как быстро летают эти полезные насекомые.
Общая информация о шмелях
Шмели относятся к отряду перепончатокрылых, к которому также принадлежат пчелы, осы и муравьи. Известно около 300 видов шмелей, обитающих преимущественно в умеренных широтах северного полушария.
У шмелей имеется полосатая окраска черного и желтого или красного цвета, а также пушистое опушение. Размер взрослых особей может достигать 2,5-3 см. В отличие от пчел, у шмелей зимуют только оплодотворенные самки. Весной каждая самка основывает новую семью.
Конструкция крыльев шмеля
Крылья шмеля представляют собой эластичные пластинки, заключенные в прочный хитиновый каркас. Благодаря такой конструкции шмели способны совершать до 200 взмахов крыльями в секунду.
В отличие от самолета, использующего принцип несимметричного крыла, шмели создают подъемную силу за счет взаимодействия с воздушными потоками и вихрями, которые образуют движения их собственных крыльев. Этот механизм более эффективен, чем казалось ранее.
Скорость полета шмеля
Средняя скорость полета шмеля составляет около 3 м/с или 10 км/ч. Это позволяет шмелю перелететь футбольное поле за 30-40 секунд.
Однако в полете шмель может разогнаться и до более высоких скоростей. Максимальная зарегистрированная скорость шмеля достигала 15 м/с или 54 км/ч.
Такая скорость становится возможной благодаря жесткой передней и эластичной задней частям крыла, а также способности шмеля управлять обтеканием крыла на разных этапах полета.
Даже в холодную погоду шмели продолжают активно летать и опылять растения. Их полету не мешают низкие температуры до +5°С. А в жаркую погоду шмели используют особые механизмы терморегуляции.
Техника полета шмеля
В отличие от самолета, использующего принцип несимметричного крыла, шмели создают подъемную силу за счет взаимодействия с воздушными потоками и вихрями, которые образуют движения их собственных крыльев.
Этот механизм включает:
- Замедленный срыв воздушного потока при взмахе крыла.
- Переход воздушного потока с верхней поверхности крыла на нижнюю.
- Образование вихрей на передней кромке крыла.
- Сбрасывание прикрепленных вихрей при развороте крыла.
Благодаря такой аэродинамике машущего крыла шмели способны эффективно создавать подъемную силу и разгоняться до впечатляющих скоростей.
История изучения полета шмеля
Издавна существовало заблуждение, что шмель по законам аэродинамики вообще не должен летать. Это мнение основывалось на кажущейся непропорциональности размеров его крыльев и туловища.
Согласно расчетам французского энтомолога Антуана Маньяна 1930-х годов, у шмелей крылья слишком малы для создания достаточной подъемной силы.
Однако позже выяснилось, что эти расчеты основывались на упрощенных моделях аэродинамики и не учитывали особенности полета шмеля.
Зависимость скорости от температуры воздуха
Скорость полета шмеля может меняться в зависимости от температуры окружающего воздуха. Как уже упоминалось ранее, даже в довольно холодную погоду с температурой около +5°С шмели продолжают активно летать и опылять растения.
Однако в условиях сильной жары, когда температура воздуха превышает +30°С, у шмелей срабатывают особые механизмы терморегуляции. Насекомые выпускают каплю жидкости из ротового аппарата и охлаждаются в полете за счет испарения влаги. В таких условиях скорость их полета может несколько снижаться.
Сравнение с другими летающими насекомыми
Скорость полета шмеля примерно в 2 раза выше средней скорости медоносной пчелы. У мух же и стрекоз зафиксирована еще более высокая скорость передвижения по воздуху, но их размеры гораздо меньше шмеля.
Если сравнивать с бабочками, то шмели также опережают их по скорости полета. У бабочек более легкое строение крыльев, зато они менее выносливы в полете по сравнению со шмелями.
Влияние размеров шмеля на скорость
Внутри рода шмелей существуют виды, различающиеся по размерам тела. Например, у земляных шмелей тело более массивное по сравнению с более изящными видами.
Исследования показали, что бóльшие размеры тела несколько снижают максимальную скорость полета шмеля. Однако это компенсируется большей мощностью и силой крыльев. Поэтому крупные шмели могут нести больше пыльцы и летать на дальние расстояния.
Зависимость скорости от нагрузки
Помимо размеров самого насекомого, на скорость его полета может влиять переносимая нагрузка. Например, возвращаясь в гнездо с большим объемом собранной пыльцы, шмель вынужден лететь медленнее из-за дополнительной массы.
Однако интересно, что при полете на кормежку скорость шмеля особо не меняется от наличия или отсутствия груза. Видимо, мотивация насекомого на этапе сбора пыльцы настолько велика, что это компенсирует дополнительную нагрузку.
Рекорды скорости
Хотя средние показатели скорости шмеля невелики, эти насекомые вполне могут похвастаться впечатляющими рекордами.
Так, максимальная зарегистрированная скорость шмеля составляла 15 м/с или те самые 54 км/ч. При такой скорости шмель пролетел бы футбольное поле всего за 7-8 секунд.
Влияние ветра
Еще одним фактором, который может повлиять на скорость полета шмеля, является ветер. Попутный ветер позволяет шмелю разгоняться быстрее и с меньшими энергозатратами.
Однако сильный встречный ветер вынуждает насекомое прилагать больше усилий в полете. Это приводит к снижению средней скорости. При очень сильном ветре шмели могут и вовсе прекратить полеты.
Маневренность шмеля
Несмотря на впечатляющую скорость полета по прямой, шмели также отличаются высокой маневренностью. Они способны стремительно менять направление движения, уворачиваться от препятствий.
Этому способствует гибкость шмелиных крыльев и особенности изменения подъемной силы при разворотах. Такая маневренность очень полезна шмелям в естественных условиях.
Ритмика полета
Характерной особенностью полета шмеля является чередование интенсивного машущего движения крыльями и парения. Насекомое может совершать до 200 взмахов в секунду, а затем непродолжительно планировать, используя накопленную скорость.
Такая ритмика позволяет оптимально расходовать энергию во время полета. При этом средняя скорость шмеля остается довольно высокой благодаря стремительным броскам.
Полеты на дальние дистанции
Благодаря хорошей выносливости шмели способны совершать дальние перелеты за пыльцой и нектаром. Расстояние таких полетов может достигать нескольких километров в одну сторону.
Для таких длительных вылетов шмелям требуется накапливать достаточный энергетический запас. Поэтому они регулярно питаются сладким нектаром цветов для восполнения сил.
