Forskare från Cornell University undersöker fysiken bakom denna förmåga genom att spela in höghastighetsvideofilmer av trollsländor i flygning och integrera data i datormodeller, och de kommer att presentera sina resultat vid det 67:e årsmötet för American Physical Society (APS) Division of Fluid Dynamics, som hålls den 23-25 november i San Francisco.

”Trollsländor tenderar att ha en oförutsägbar flygning – det är det som gör dem fascinerande. De svävar en stund och då och då gör de en snabb, skarp sväng. De stannar sällan rakt framför kameran så att vi kan betrakta dem”, förklarade huvudforskaren Jane Wang.

I samarbete med Anthony Leonardo på Janelia Farm, Howard Hughes Medical Institutes forskningscampus, utarbetade Wang en unik experimentell metod för att få trollsländor att utföra upprepningsbara flygmanövrar: de fäste en liten magnet på undersidan av varje insekt, vilket gjorde det möjligt för dem att hänga upp och ner på en metallstång. När magneten släpps, säger Wang, ”förstår trollsländorna på något sätt orienteringen och gör en stereotypisk manöver: de rullar kroppen för att göra en 180-graders sväng.”

Genom att spåra kropps- och vingorienteringarna med hjälp av höghastighetsvideoinspelning av denna snabba rullning i höga upplösningar avslöjade teamet hur trollsländorna ändrade aerodynamiken på vingarna för att kunna utföra svängen.

”Vingarna på ett flygplan är orienterade i en viss fast vinkel. Men insekter har frihet att rotera sina vingar”, förklarade Wang. Genom att justera vingarnas orientering kan trollsländorna ändra de aerodynamiska krafter som verkar på var och en av deras fyra vingar.

De skimrande insekterna kan också ändra riktningen i vilken de slår med vingarna – tekniskt sett känt som deras ”slagplan”. De nya uppgifterna visade att trollsländor kan justera slagplanets riktning för varje vinge oberoende av varandra.

Med så många olika variabler är det en komplicerad uppgift att förstå hur trollsländor styr sin flygning. ”Vårt jobb är att försöka ta reda på vilka nyckelstrategier som trollsländor använder för att svänga”, förklarade Wang. Hon och hennes doktorand James Melfi Jr. införlivar sina data i en datorsimulering av insekter i fri flygning, vilket gör det möjligt för dem att undersöka den separata effekten av varje kinematisk förändring.

Wang beskrev sin grupps arbete som ”att använda fysikaliska principer för att förklara djurens beteende”.

”Även om biologiska organismer är komplexa lyder de fortfarande under vissa grundläggande lagar – i det här fallet, fluid dynamik. Jag hoppas kunna förstå hur dessa grundläggande lagar påverkar insekternas utveckling och hur deras neurala kretsar är uppbyggda.”