De vlucht van fruitvliegen onder de loep

In een review artikel in het speciale themanummer van Philosophical Transactions B beschrijven Florian Muijers van Wageningen University en Michael Dickinson van California Institute of Technology hoe fruitvliegen hun lichaam controleren tijdens deze acrobatische manoeuvres en hoe dit worden gereguleerd door sensorische feedback.

Waarom fruitvliegen?

Veel van het onderzoek naar vliegbewegingen wordt gedaan voor toepassing in vliegende robots. Waarom nemen we hiervoor geen elegante vlinders, krachtige libellen of economisch relevante honingbijen? Ten eerste is er genetisch veel bekend over fruitvliegen, wat ons helpt in vragen met betrekking tot de fysiologie, neurobiologie en biomechanica van de vlucht. Ten tweede hebben fruitvliegen niet veel ruimte nodig om goed te kunnen vliegen en zijn ze het meest actief tijdens schemering waardoor ze goed vliegen in relatief donkere labomstandigheden. Daarom zijn het vooral fruitvliegjes waar veel onderzoek naar is gedaan.

Opvallende vergelijkingen

Fruitvliegen klapperen hun vleugel meer heen en weer dan op en neer. De manier waarop fruitvliegjes vliegen heeft opvallend veel vergelijkingen met de vliegbewegingen van andere diersoorten zoals onder andere kolibries, honingbijen en motten. Of dit patroon optimaal is met betrekking tot energetica is niet geheel duidelijk, niettemin de gelijkenis tussen soorten is opmerkelijk en verklaart waarschijnlijk dat door een combinatie van fysische en biologische factoren vliegende dieren beperkt zijn in manieren van vliegbewegingen.

Vliegen zoals een helikopter en een vliegtuig

Net als veel andere vliegensoorten maken fruitvliegen gebruik van een vluchtpatroon dat bestaat uit rechte segmenten afgewisseld met snelle richtingveranderingen. Een fruitvlieg plaatst net als een helikopter zijn neus naar beneden om te versnellen. Om van richting te veranderen kantelt hij vaak als een vliegtuig. Als fruitvliegen een ontsnappingsbeweging maken is de hoek waarin ze wegvliegen afhankelijk van de locatie van het gevaar. Dit betekent dat vliegen heel snel visuele informatie kunnen omzetten in de juiste combinatie van motorische bewegingen die de juiste vluchthoek geven. Om niet uit evenwicht te raken tijdens zo’n maneuver, moet de vlieg continu zijn lichaamsorientatie door middel van vleugelbewegingen controleren. Hierbij wordt informatie van verschillende belangrijke zintuigen gebruikt: de antennes die bilaterale verschillen in luchtsnelheid kunnen detecteren, het visuele systeem dat de optische stroming gecreëerd door de voorwaartse beweging van de vlieg kan detecteren, en de halteres die corioliskrachten meten die ontstaan ten gevolge van de lichaamsrotaties. Hiermee kan een vlieg zichzelf corrigeren in minder dan een honderdste van een seconde.

Dit artikel is onderdeel van de speciale thema editie ‘Moving in a moving medium: new perspectives on flight’. Meer weten? Lees dan het volledige artikel.

Tekst: Wageningen UR
Foto's: Floris van Breugel, Dickinson Lab