Lortespisende bille testflyver i vindtunnel
Den 9 gram tunge afrikanske gødningsbille lever af elefantlort. Og så flyver den så specielt, at dens fire baskende vinger undersøges i en vindtunnel i Lund.

Gødningsbillen har fire vinger, og det giver komplicerede 'aerodynamiske fodaftryk'. (Foto: Óluva Ellingsgaard)

Når vi åbner den tunge metaldør ind til det mørke, hangarlignende laboratorium, strømmer lugten af diskoteksrøg op i næseborene.

Vi er i vindtunnel-laboratoriet i Lund. Et laboratorium, hvor der forskes i flyvende dyr og insekters aerodynamik.

Tunnelen ligger - stor som den er - uden for det Økologiske Institut, hvor afdelingen for Teoretisk Økologi indgår.

Teori bliver praktisk

»Det kan virke modsigende, at vi arbejder med teoretisk økologi, for de forsøg, vi laver her, er alt andet end teoretiske,« siger Anders Hedenström med et smil. Han er professor i teoretisk økologi og forskningsleder for eksperimenterne i vindtunnelen i Lund.

Efter at være gået op ad de stejle metaltrapper, nærmest i mørke, træffer vi Christoffer Johansson, der er lektor i teoretisk økologi.

Han sidder ved computerne foran den relativt lille eksperimentelle del af den store konstruktion, hvor der hænger en hel del kameraer foroven. Inde i det lille eksperimentelle område lyser røde lamper, der giver det hele en hyggelig stemning.

Vindtunneller med dyreforsøg er relativt nyt

Selve konceptet omkring vindtunneler er ikke nyt, og vindtunneller bliver blandt andet brugt i forbindelse med udvikling af flyvemaskiner eller rumfærger. Men det er relativt nyt, at man kigger på dyr og insekter i sådan en tunnel.

»Vi var de første i verden, der kiggede på dyr i en vindtunnel med den teknik, vi bruger. Vi har blandt andet kigget på fugle og flagermus,« fortæller Anders Hedenström.

Vindtunnellen er konstrueret mesterligt

Det er overraskende, hvor lille en del - faktisk kun omkring 1 m2, af det ca. 12,25 m2 brede og 20 meter lange 18 ton tunge anlæg, der bruges til selve eksperimenterne. Det vil sige den del, hvor fuglene og insekterne flyver omkring under intens overvågning fra forskerne.

»Selve konstruktionen af hele vindtunnelen er jo en ingeniørs kunstværk,« siger Anders Hedenström.

Nede i bunden af konstruktionen er der en stor propel, der hvirvler luft op i vindtunnelen, som derefter cirkulerer rundt i tunnelen. Men propellen skaber samtidig turbulens. Og i testdelen, hvor dyrene befinder sig, skal der helt være en jævn luftstrøm, en såkaldt laminar strøm.

For at få det bruges der en hel del filtre, og luftstrømmen mister samtidig en del turbulens, da den udvider sig i den store del af vindtunnelen. Når så luftstrømmen når testsektionen, kan man sige, at luftstrømmen kvæles, og det bliver derefter muligt for forskerne at kontrollere hastigheden på luftstrømmen.

Afrikanske gødningsbiller bliver testet

Fakta

VIDSTE DU

Gødningsbiller henter elefantekskrementer ude i naturen, som de ruller til en lille rund bold.

 

Bolden tager de med sig hjem, hvor de lægger æg i den og spiser af den.

Nu kommer Christoffer Johansson ind med en af de store og tykke gødningsbiller Heliocopris hamadryas i hånden, for nu skal der skiftes bille. Den anden var ikke så aktiv længere, og en ny skal op at hænge i den snor, forskerne har hængende fra en pind.

Da billerne er forholdsvis store sammenlignet med deres vinger, kan man ikke bare slippe dem løs og forvente, at de begynder at flyve med det samme, som man kan gøre med fugle. Derfor bliver billerne i stedet for bundet op i snoren ved hjælp af en ring, de får limet på ryggen.

»I dag skal vi fortsætte forsøget med de afrikanske gødningsbiller. Billen, der lever af noget så uappetitligt som elefantafføring, kan blive så tung som 9 gram, der er det samme som en lille løvsanger kan veje,« fortæller Christoffer Johansson.

Forsøget med billerne tager omkring 2½ uge, men der varierer meget, hvor lang tid de forskelle forsøg tager.

»Det kommer an på hvad vores problemstilling er, og så kommer det selvfølgelig også an på, hvordan vores forsøgsdyr flyver,« siger Christoffer Johansson med et grin.

»Noget, der er interessant med billerne er, at de har fire vinger, og vi vil derfor, udover at kigge på deres aerodynamik, også kigge på interaktionen mellem deres vinger,« fortsætter Anders Hedenström.

Her hænger gødningsbillen - klar til en flyvetur i vindtunnelen. (Foto: Óluva Ellingsgaard)

Se videoen, hvor Anders Hedenström fortæller om vindtunnelen og det forsøg, som er i gang i dag:

 

Forsøget kræver små partikler i luften

Diskoteksrøgen viser sig være en vigtig del af forsøget. Computeren på højre side af Christoffer Johanssen står og viser udvalgte billeder fra et kamera, der kan tage 200 billeder i sekundet. Det er i forbindelse med dette kamera, at diskoteksrøgen kommer ind i billedet.

»Den bruger vi for at få små partikler i luften, som vi senere bruger i vores analyser. Vi bruger nemlig den afstand, som vi kan se mellem partiklerne på billederne, i vores matematiske beregninger,« forklarer Anders Hedenström.

»Gennem denne metode kan vi skabe et analysekort, hvor vi kan se hvirvler omkring det flyvende objekt. Hvirvelkortet kalder vi for 'et aerodynamisk fodaftryk', og efter vores analyser kan det give os information om aerodynamikken hos den enkelte art,« fortsætter han.

Gødningsbillerne har et kompliceret hvirvelmønster

Det viser sig, at hvirvelmønstrene hos billen er ret komplicerede, og det har, ifølge Anders Hedenstrøm, med stor sandsynlighed at gøre med, at billen har fire vinger.

Når billederne til hvirvelkortet skal tages, kræver det hjælp fra en laser, der udsender korte pulser af grønt lys i 532 nm. Laseren sidder fastspændt over testsektionen sammen med de kameraer, der holder et skarpt øje med aktiviteten inde hos billerne.

Fakta

VIDSTE DU

Brumbasser har brug for varme muskler for at få en tilstrækkelig høj hastighed til at kunne flyve.

 

Det er derfor, man ser dem 'varme op' nede på marken, før de letter.

Lyset fungerer som et lyn og lyser de små diskoteksrøgspartikler op, som igen bruges til at spore, hvad der sker i luften. Hver gang laseren er i gang, skal vi alle sammen have beskyttelsesbriller på.

Kameraet, der er forbundet til computeren til venstre for Christoffer Johansson, tager 800 billeder i sekundet og informerer forskerne om billens bevægelser.

Ved hjælp af informationen fra begge kameraer og de tilsluttede computere, kan forskere finde ud af, hvordan vingerne interagerer med hinanden. Informationskilderne kan nemlig kobles sammen og komplementere hinanden.

Samtidig med at vi står og snakker, er det på tide at skifte gødningsbille igen, og denne gang er det tyske Sofie Engel, postdoc på afdelingen for Teoretisk Ekologi ved Lunds Universitet, som kommer ind fra rummet bagved. Der har hun været inde og grave en ny bille frem fra gødningen, de har stående i et plastiketui.

Hun går ind i testsektionen og skifter bille, og den nye bille vil meget gerne røre på sig. Straks efter udbryder Christoffer Johansson: »Beskyttelsesbriller!« og den blide summen fra laseren går i gang igen.

Munke kan tabe halen i forsvar

For nogle år siden lavede forskere i Lund et forsøg med munke. Disse fugle kan forsvare sig selv ved at sprøjte fjer ud, og det kunne forskerne se som en stor hvirvel i hvirvelkortet lige uden for den bare plet. Hvirvlen gav forskerne information omkring hastigheden og drejningen i området, og forskerne kunne dermed konstatere, at fuglen er nødt til at bruge mere energi for at kunne flyve, når den har denne bare plet.

Noget, som overraskede forskerne dengang, var, at det viste sig, at munke kan, hvis de bliver bange eller forskrækkede, tabe halen, som vi kender fra firben. Det var lige nøjagtigt det, der skete med en af munkefuglene dengang, og det ville forskerne ikke lade gå forbi, uden at se hvad det havde at sige for fuglens evne til at flyve. Det viste sig faktisk - noget overraskende - at det ikke havde nogen større betydning overhovedet.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.


Ugens videnskabsbillede