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Know what is the Science Behind the Dragonfly flight: अपने फैले हुए शरीर, विशाल पंखों और इंद्रधनुषी रंगों के साथ, ड्रैगनफ्लाई एक अद्वितीय दृश्य प्रस्तुत करते हैं, लेकिन उनकी मौलिकता उनके रूप के साथ समाप्त नहीं होती है। इस ग्रह पर यह छोटे जीव सबसे पुरानी कीट प्रजातियों में से एक के रूप में जाने जाते हैं। वे अपने अनोखे आकार प्रकार के साथ हवाई उड़ान के शुरुआती प्रर्वतक हैं।

अब, कॉर्नेल विश्वविद्यालय के कॉलेज ऑफ आर्ट्स एंड साइंसेज में मैकेनिकल इंजीनियरिंग और भौतिकी के प्रोफेसर जेन वांग के नेतृत्व में एक समूह ने इस जीव के जटिल भौतिकी और तंत्रिका नियंत्रण को समझने के लिए एक शोध किया, जिसमें यह पता चला कि ड्रैगनफ्लाई कैसे उड़ान के दौरान गिरने से बचने में खुद को सक्षम बनाता है।

टीम का रिसर्च वर्क, “रिकवरी मैकेनिज्म इन द ड्रैगनफ्लाई राइटिंग रिफ्लेक्स,” 12 मई को साइंस डेली में प्रकाशित हुआ। वांग ने जेम्स मेल्फी, (पीएच.डी.) और वर्जीनिया के एशबर्न में हावर्ड ह्यूजेस मेडिकल इंस्टीट्यूट (एचएचएमआई) के एंथनी लियोनार्डो के साथ रिसर्च का सह-लेखन किया है। अपने रिसर्च पेपर में उन्होंने बताया है कि शोध से उड़ान तंत्र की एक श्रृंखला का पता चलता है जो ड्रैगनफ्लाई की आंखों से शुरू होती है और इसकी मांसपेशियों और पंख पिच के माध्यम से जारी रहती है।

पिछले दो दशकों से वैंग कीट उड़ान के यांत्रिकी को समझने के लिए जटिल गणितीय मॉडलिंग का उपयोग कर रहे हैं। वांग के लिए, जीवित जीवों के विकास की व्याख्या करने में भौतिकी उतनी ही महत्वपूर्ण है जितनी आनुवंशिकी।

“इस धरती पर रहकर हवाई उड़ान को समझने के लिए ड्रैगनफ्लाई सबसे उपयुक्त कीट प्रजाती है। “यह उड़ान के वक्त देखने में किसी हेलीकॉप्टर की तरह लगते हैं। वे हवा में खुद को कैसे सही तरीके से नियंत्रित व संतुलित करते हैं, इसे समझना काफी रोचक है। इस अध्ययन से हमें यह बात समझने में मदद मिलती है कि उड़ान की उत्पत्ति कैसे हुई और कैसे कीट व अन्य पक्षियों ने अपने अंदर हवा में संतुलन और स्पेस के माध्यम से नेविगेट करने के लिए न्यूरो-सर्किट्री विकसित की।

परियोजना कई साल पहले शुरू हुई थी जब वांग एचएचएमआई के जेनेलिया रिसर्च कैंपस में एक विज़िटिंग वैज्ञानिक थे, जहां उनके सहयोगी लियोनार्डो एक बड़े क्षेत्र में 3 डी-ट्रैकिंग ड्रैगनफ्लाइज थे। वांग ने उन्हें और अधिक बारीकी से जांच करने के लिए प्रेरित किया।

वांग कहते हैं कि, “जब हमने उनके उड़ान व्यवहार को देखा, तो हम एक साथ विस्मय और निराश थे। प्रक्षेपवक्र जटिल और अप्रत्याशित हैं। ड्रैगनफ्लाई बिना किसी स्पष्ट दिशा का पालन किए लगातार उड़ने में सक्षम होते हैं। यह अपने आप में रहस्यमय है।”

इन उड़ान गतिकी और उन्हें नियंत्रित करने वाले आंतरिक एल्गोरिदम का अध्ययन करने के लिए, वांग और मेल्फ़ी ने एक नियंत्रित-व्यवहार प्रयोग तैयार किया जिसमें एक ड्रैगनफ़्लाई को चुंबकीय टेदर से उल्टा गिरा दिया गया। वांग और मेल्फी ने पाया कि बिना पैर के संपर्क के एक ड्रैगनफ्लाई हवा में ही संघर्ष करते हुए वास्तव में गति के उसी पैटर्न का पालन करते हैं, जिसे शोधकर्ता 4,000 फ्रेम प्रति सेकेंड पर फिल्माने वाले तीन उच्च गति वाले वीडियो कैमरों के साथ कैप्चर करने में सक्षम थे। ड्रैगनफ्लाई के पंखों और शरीर पर मार्कर लगाए गए थे, और गतियों को 3D-ट्रैकिंग सॉफ़्टवेयर के माध्यम से मापा जा रहा था।

फिर सबसे चुनौतीपूर्ण हिस्सा आया उस मूवमेंट को समझने की कोशिश करना जिसमें शोधकर्ताओं को कई कारकों पर विचार करना पड़ा। पंखों के अस्थिर वायुगतिकी और वायु अंतःक्रियाओं से जिस तरह से एक ड्रैगनफ्लाई का शरीर अपने पंखों के फड़फड़ाने का जवाब देता है, उसमें एक दृढ़ता शक्ति भी है, जो गुरुत्वाकर्षण को मात देते हुए उसे उड़ने में सक्षम बना देती है।

वांग और मेल्फी एक कम्प्यूटेशनल मॉडल बनाने में सक्षम थे जिसने ड्रैगनफ्लाई के एरोबेटिक्स को सफलतापूर्वक अनुकरण किया, लेकिन एक महत्वपूर्ण प्रश्न बना रहा की आखिर ड्रैगनफ्लाई जानते कैसे हैं कि वे गिर रहे हैं, ताकि वे अपने प्रक्षेपवक्र को सही कर सकें?

वांग ने महसूस किया कि, जड़त्वीय भावना रखने वाले मनुष्यों के विपरीत, ड्रैगनफ्लाई अपनी दो दृश्य प्रणालियों पर भरोसा करते हैं। इसमें बड़ी मिश्रित आँखों की एक जोड़ी और ओसेली नामक तीन अन्य पुतलियां इसके मापन के लिए मददगार होती हैं।

वांग ने कहा, “इन प्रयोगों से पता चलता है कि ड्रैगनफ्लाई के राइडिंग रिफ्लेक्स को शुरू करने के लिए दृष्टि पहला और प्रमुख मार्ग है।” वह दृश्य क्यू रिफ्लेक्स की एक श्रृंखला को ट्रिगर करता है, जो ड्रैगनफ्लाई के चार पंखों को तंत्रिका संकेत भेजता है। यह संकेत प्रत्यक्ष मांसपेशियों के एक सेट द्वारा संचालित होते हैं जो बाएं-पंख और दाएं-विंग पिच विषमता को तदनुसार नियंत्रित करते हैं। तीन या चार पंखों वाले स्ट्रोक के साथ, एक टम्बलिंग ड्रैगनफ़्लाई 180 डिग्री लुढ़क सकता है और दाईं ओर उड़ना फिर से शुरू कर सकता है। पूरी प्रक्रिया में लगभग 200 मिलीसेकंड का समय लगता है।

(स्रोत: कॉर्नेल विश्वविद्यालय द्वारा प्रकाशित कॉर्नेल क्रॉनिकल के सौजन्य से। https://www.cornell.edu/ )