Mekanisme Gerak Sayap Pada Insecta

Sayap lalat bergetar menurut sinyal listrik yang dihantarkan oleh saraf. Contohnya, pada belalang setiap satu sinyal saraf menghasilkan satu pengerutan otot yang akibatnya menggerakkan sayap. Dua kelompok otot yang berlawanan, yang dikenal sebagai “pengangkat” dan “peredam” menjadikan sayap bergerak naik dan turun dengan menarik dalam arah yang berlawanan.

Jangkrik mengepakkan sayapnya dua belas hingga lima belas kali per detik, namun serangga yang lebih kecil perlu jumlah kepakan yang lebih tinggi agar dapat terbang. Contohnya, jika lebah madu, tawon dan lalat mengepakkan sayapnya 200 hingga 400 kali per detik, jumlah ini meningkat hingga 1000 kali pada ngengat dan beberapa parasit sepanjang 1 milimeter. Bukti lain yang jelas tentang penciptaan yang sempurna adalah bahwa makhluk terbang sepanjang 1 milimeter mampu mengepakkan sayapnya dengan jumlah yang luar biasa mencapai seribu kali per detik tanpa membakar, mengoyak, atau pun melelahkan serangga itu.

Telah disebutkan bahwa sayap mereka digerakkan dengan perantaraan sinyal listrik yang dikirimkan melalui saraf. Akan tetapi, suatu sel saraf hanya mampu menghantarkan sebanyak-banyaknya 200 sinyal per detik.

Lalat yang mengepakkan sayapnya 200 kali per detik memiliki hubungan saraf-otot yang berbeda dengan yang terdapat pada belalang. Terdapat satu sinyal yang dialirkan untuk setiap 10 kepakan sayap. Di samping itu, otot yang dikenal sebagai otot serat bekerja dengan pola yang berbeda dengan otot-otot belalang. Sinyal saraf hanya memerintahkan otot bersiap untuk terbang dan, ketika otot mencapai tingkat tegangan tertentu, otot pun mengendur dengan sendirinya.

Terdapat suatu sistem pada lalat, lebah madu, dan tawon yang mengubah kepak sayap menjadi gerakan “otomatis.” Otot-otot yang memungkinkan penerbangan pada serangga-serangga ini tidak terikat langsung pada tulang-tulang tubuh. Sayap menempel ke dada dengan persendian yang berguna sebagai poros. Otot yang menggerakkan sayap dihubungkan dengan permukaan bawah dan atas dada. Ketika otot-otot tersebut mengerut, dada bergerak dalam arah berlawanan, yang pada gilirannya menimbulkan tarikan ke bawah.

Mengendurkan sekelompok otot secara otomatis menghasilkan pengerutan kelompok yang berlawanan yang diikuti dengan pengenduran. Dengan kata lain, hal ini merupakan suatu “sistem otomatis.” Dengan cara ini, gerakan otot berlanjut tanpa henti hingga sinyal pemberitahuan berlawanan dikirimkan melalui saraf yang mengendalikan sistem tersebut.

SISTEM SAYAP BERIMBANG GANDA

Beberapa jenis lalat mengepakkan sayapnya hingga seribu kali dalam satu detik. Untuk mencapai gerakan luar biasa ini, satu sistem yang amat istimewa diciptakan. Sebagai ganti menggerakkan sayap secara langsung, otot mendorong suatu jaringan khusus tempat sayap melekat melalui sendi seperti poros. Jaringan khusus ini memungkinkan sayap mengepak berkali-kali dalam satu tarikan.

Otot terbang dari banyak serangga seperti belalang dan capung mengerut sangat kuat akibat rangsangan yang ditimbulkan saraf-saraf yang mengendalikan setiap gerakannya. Pada belalang, misalnya, sinyal-sinyal kiriman setiap saraf menyebabkan otot-otot terbang mengerut. Dengan bekerja bergantian, tidak saling berlawanan, dua kelompok otot yang saling melengkapi, yang dinamakan elevator (pengangkat) dan depresor (penurun), memungkinkan sayap-sayap terangkat dan mengepak ke bawah. Belalang mengepakkan sayapnya 12 hingga 15 kali per detik, dan agar dapat terbang serangga-serangga lebih kecil harus mengepakkan sayapnya lebih cepat lagi. Lebah madu, tawon dan lalat mengepakkan sayap 200 hingga 400 kali per detik, dan pada ganjur dan sejumlah serangga merugikan yang berukuran hanya 1 milimeter (0.03 inci), kecepatan ini meningkat ke angka mengejutkan 1000 kali per detik, Sayap-sayap yang mengepak terlalu cepat untuk dapat dilihat mata manusia telah diciptakan dengan rancangan khusus agar dapat melakukan kerja yang terus-menerus semacam ini.

Otot-otot penerbangan dari banyak serangga seperti capung mengerut sangat kuat akibat rangsangan yang ditimbulkan oleh saraf-saraf yang mengendalikan setiap gerakan mereka

Pada perangkat istimewa ini, yang masing-masing diciptakan tersendiri pada tubuh setiap serangga, tak dijumpai ketidakteraturan sedikit pun. Saraf-sarafnya tidak pernah mengirim sinyal yang salah, dan otot-otot serangga senantiasa menerjemahkannya secara benar.

Otot – otot tergosternal dan otot-otot dorsal longitudinal dikenal sebagai otot sayap yang tidak langsung karena mereka menghasilkan efek (menaik dan gerak-menurun dari sayap) secara tidak langsung dengan mengubah bentuk dari rongga dada. Kontraksi dari otot-otot tergosternal menekan notum dan menghasilkan gerak naik sayap, posisi yang sangat penting selama proses terbang. Kontraksi otot-otot dorsal longitudinal menghasilkan lengkungan yang menaik pada notum, menghasilkan suatu gerak-menurun dari sayap-sayap. Otot-otot basalar menghasilkan suatu gerak-menurun basalar, yang pada gilirannya (oleh karena koneksinya dengan pinggiran kosta dari sayap) mengakibatkan suatu tekanan pada pinggiran kosta sayap dan/atau satu perluasan (gerakan majua) dari sayap-sayap. Otot-otot subalar meluaskan sayap atau menekan tepi belakang sayap. Otot-otot axillary menggerakkan sayap mundur dan melenturkan otot – ototnya dengan memutar axillary dorsal yang ketiga menuju ke dalam.

Pada jenis seperti lalat dan lebah, otot-otot yang memungkinkan terbang bahkan tidak menempel pada pangkal sayap. Sebaliknya, otot-otot ini melekat pada dada melalui pengait yang berperan seperti engsel, sedangkan otot-otot yang mengangkat sayap ke atas melekat pada permukaan atas dan bawah dada. Saat otot-otot ini mengerut, permukaan dada menjadi rata dan menarik pangkal sayap ke bawah. Permukaan samping sayap memberikan peran penyokong sehingga memungkinkan sayap-sayap terangkat. Otot-otot yang menimbulkan gerakan ke bawah tidak melekat langsung pada sayap, tapi bekerja di sepanjang dada. Ketika otot-otot ini mengerut, dada tertarik kembali ke arah berlawanan, dan dengan cara ini sayap tergerakkan ke bawah.

Engsel sayap tersusun atas protein khusus yang dikenal sebagai resilin, yang memiliki kelenturan luar biasa. Karena sifatnya jauh mengungguli karet alami ataupun buatan, para insinyur kimia berupaya membuat tiruan bahan ini, di laboratorium. Saat melentur dan mengerut, resilin mampu menyimpan hampir keseluruhan energi yang dikenakan padanya, dan ketika gaya yang menekannya dihilangkan, resilin mampu mengembalikan keseluruhan energi itu. Alhasil, daya guna (efisiensi) resilin dapat mencapai 96%. Saat sayap terangkat, sekitar 85% energi yang dikeluarkan disimpan untuk saat berikutnya; energi yang sama ini kemudian digunakan kembali dalam gerakan ke bawah yang memberikan daya angkat ke atas dan mendorong sang serangga ke depan. Permukaan dada dan ototnya telah diciptakan dengan rancangan istimewa untuk memungkinkan pengumpulan energi ini. Namun, energi tersebut sesungguhnya disimpan pada engsel yang terdiri atas resilin. Sudah pasti mustahil bagi seekor serangga, dengan usahanya sendiri, melengkapi diri sendiri dengan peralatan luar biasa untuk terbang. Kecerdasan dan kekuatan tak terhingga Allah telah menciptakan resilin istimewa ini pada tubuh serangga.

Lebah madu, tawon dan lalat mengepakkan sayap mereka 200 hingga 400 kali per detik.

Untuk penerbangan yang mulus, gerakan lurus ke atas dan ke bawah saja tidaklah cukup. Agar dapat memunculkan gaya angkat dan gaya dorong, sayap haruslah pula mengubah sudut gerakannya di setiap kepakan. Sayap-sayap serangga memiliki kelenturan berputar yang khas, tergantung jenisnya, yang dimungkinkan oleh apa yang disebut sebagai direct flight muscles (otot-terbang kemudi), disingkat DFM yang menghasilkan gaya-gaya yang diperlukan untuk terbang.

Ketika serangga berupaya naik lebih tinggi di udara, mereka memperbesar sudut sayap mereka dengan mengerutkan otot-otot di antara engsel-engsel sayap ini secara lebih kuat. Rekaman gambar berkecepatan-tinggi dan gerak-terhenti memperlihatkan bahwa selama terbang, sayap-sayap tersebut bergerak mengikuti lintasan lingkar-telur dan untuk setiap kali putaran sayap, sudutnya berubah secara teratur. Perubahan ini disebabkan pergerakan yang senantiasa berubah dari otot-terbang kemudi dan penempelan sayap pada tubuh.

Banyak jenis serangga, termasuk belalang, memperhatikan apa yang ditangkap penglihatannya seperti garis kaki langit (horizon) untuk menentukan arah terbang dan tujuan akhirnya. Untuk mengokohkan keseimbangan kedudukannya, lalat telah diciptakan dengan rancangan yang lebih luar biasa lagi. Serangga-serangga ini memiliki hanya sepasang sayap, tapi di sisi belakang masing-masing sayap itu terdapat tonjolan melingkar yang dikenal sebagai halter (pengekang). Meskipun tidak menghasilkan gaya angkat, pengekang ini bergetar bersama sayap-sayap depan. Di saat serangga mengubah arah terbangnya, tonjolan sayap ini mencegahnya menyimpang dari jalur perjalanan.

Untuk penerbangan yang mulus, gerakan sayap lurus ke atas dan ke bawah tidaklah cukup. Sayap mesti pula mengubah sudut gerakannya di setiap kepakan. Sayap-sayap serangga memiliki kelenturan-berputar yang istimewa yang diberikan oleh otot-otot pengendali penerbangan.

Gambar di atas menunjukkan pergerakan sayap capung ketika terbang. Sayap depan ditandai dengan bintik merah. Pengamatan lebih dekat memperlihatkan bahwa pasangan sayap depan dan belakang dikepakkan dengan irama yang berbeda, yang memberi sang serangga cara terbang yang luar biasa. Gerakan sayap tersebut dimungkinkan oleh otot-otot khusus yang bekerja dengan selaras

Sistem sayap berimbangan ganda ditemukan bekerja pada serangga yang kurang sering mengepakkan sayap.