Waarom bijna alle vliegen hetzelfde vliegen, behalve muggen

Een nieuwe studie naar 133 verschillende soorten vliegen, muggen en hun verwanten laat zien dat de meeste soorten verrassend vergelijkbaar vliegen. Wat blijkt: natuurkundige en aerodynamische wetten sturen de evolutie van hun vluchtgedrag een stuk meer dan tot nu toe werd gedacht.

Vliegen, muggen en hun verwanten behoren tot de, evolutionair gezien, meest succesvolle diergroep op aarde. Deze groep, ook wel de tweevleugelige insecten (of Diptera) genoemd, omvat ongeveer 15 procent van alle beschreven diersoorten op Aarde. Onderzoekers vermoeden zelfs dat er nog veel meer soorten onontdekt zijn. Dat bijzondere succes is voor een groot deel te danken aan hun vliegvermogen.

Patronen in insectenvlucht

Om beter te begrijpen hoe deze tweevleugelige insecten vliegen, voerden de onderzoekers eerst een grote vergelijkende analyse uit van vluchtgedrag binnen de diergroep. Voor 133 verschillende soorten werden lichaams- en vleugelkenmerken in kaart gebracht. Van 46 soorten werden daarnaast gedetailleerde vluchtmetingen en aerodynamische analyses gemaakt. De resultaten zijn gepubliceerd in vakblad PLOS Biology.

“Veel onderzoek naar insectenvlucht richt zich op één soort tegelijk,” vertelt onderzoeker Florian Muijres, van Wageningen University & Research. “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.”

Deze 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 van de vleugels, dwingen de evolutie tot een kleine reeks van precieze oplossingen. Ondanks de enorme diversiteit in ecologie en lichaamsbouw, gebruiken de meeste dezelfde manieren.

Muggen vormen een uitzondering

Een belangrijke uitzondering doorbreekt deze regel.. muggen! Deze insecten slaan hun vleugels op extreem hoge frequenties, tot wel 1000 keer per seconde, wat leidt tot een enorm 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.”

Natuurkunde achter evolutie

De resultaten helpen verklaren hoe fysieke beperkingen en evolutionaire druk de vlucht van dieren vormgeven. Daarnaast kunnen de efficiënte vliegstrategieën die bij veel vliegen worden gezien inspiratie bieden voor bijvoorbeeld toekomstige drones. Ook zou een beter begrip van de akoestische biologie van muggen nieuwe inzichten kunnen bieden voor onderzoek naar de bestrijding van soorten die ziektes overdragen.

Uitgelezen? Luister ook eens naar de Scientias Podcast: