Trollsländan, evolutionens perfekta lilla attackhelikopter – dödligast i skyn i 320 miljoner år

Den luftburna jägaren – en rovfågel eller en insekt – är något av evolutionens mest komplexa utvecklingsprogram. Förmågan att manövrera smidigt i tre dimensioner som den Röde baronen i sitt Fokker-plan, medan du överlistar ditt byte (vars väjningsmanövrer ofta håller motsvarande, imponerande rang), det är ingen liten bedrift.

Trollsländan, evolutionens perfekta lilla attackhelikopter - dödligast i skyn i 320 miljoner år

32:20

När vi tänker på flygande rovdjur, ser vi kanske framför oss tuffa rovfåglar i stil med pilgrimsfalken. Dess sätt att störta ned och rusa förbi sitt offer medan den skjuter ut klorna och nappar bytet i farten, är legendariskt. 

Men hur träffsäker är pilgrimsfalken? I genomsnitt kan den räkna med en jaktlycka på 23,1 procent, enligt en studie. Andra rovfåglar, som hökarna, nappar i genomsnitt sitt byte från luften 22,5 gånger av 100. 

Nattens jägare som ugglorna, de sveper i sin tur ned ur mörkret och nitar fast sitt byte vid marken. Ugglans flygtekniska manövrer må vara mindre imponerande än pilgrimsfalkens, men ugglan är ändå en effektivare jägare. Den sätter dit 25 procent av sina bytesdjur. 

Överlag har något av jordens rovdjur svårt att klå de här siffrorna, jaktlyckan överstiger sällan 30 procent av försöken. Två gånger av tre kommer rovdjuret alltså tillbaka utan lunch, så att säga. I genomsnitt.

Hyenan: skrattar bäst som skrattar mest

Av de landbaserade rovdjuren hör de afrikanska hyenorna till de effektivaste jägarna, med framgång i upp till 67 procent av alla försök, när de jobbar tillsammans som flock.

Men också den här prestationen bleknar i jämförelse med den främsta och mest träffsäkra jägaren på jorden. Då snackar vi uttryckligen om en flygande jägare. Och för att hitta detta rovdjur är du tvungen att rikta in dig på något mycket mycket mindre än lejon och vargar och liknande. 

Jag snackar alltså om trollsländorna, naturens egna små attackhelikoptrar. Faktum är att stridshelikoptrarnas konstruktörer har lånat både ett och annat designknep just från trollsländorna. 

Trollsländorna är lätta att få syn på, inte minst så här års, under höstens soliga dagar. Ofta huserar de nära vattendrag. Där kan du beundra deras smäckra vingar och stora, färgskimrande fasettögon. 

Och trollsländorna kommer minsann inte tillbaka tomhänta från jakten tre gånger av fyra, så där som ugglorna. Deras jaktframgång närmar sig faktiskt 100 procent. Sisådär 95 procent, närmare bestämt.

Äldre än dinosaurierna

Trollsländorna, eller Odonata som ordningen kallas, representeras av mer än 5 700 olika arter, av vilka 63 påträffas i Finland. De hör till de allra äldsta insekterna på jorden. De är äldre än självaste dinosaurierna (men fortfarande inte riktigt lika gamla som hajarna).

Trollsländorna dök först upp på jorden under karbonperioden, för cirka 320 miljoner år sedan. Deras närvaro i fossilregistret är relativt komplett hela vägen ned till paleozoikum. Tack vare det här kan vi se att deras morfologi, alltså deras anatomi och uppbyggnad, har bevarats rätt så oförändrad genom tiden. De är på sätt och vis ett slags levande fossiler.

Trollsländorna betraktas som relativt primitiva insekter, men låt inte det här lura dig. Också den vassaste kniven är ett rätt så primitivt redskap, men du vill ändå inte hamna i fel ände av den. Det som trollsländorna var bra på redan under dinosauriernas tid, att fånga och äta andra insekter, är de fortfarande helt mördande effektiva på än idag. Ingen poäng med att förbättra det som redan är så fulländat pang på rödbetan, liksom.

Om trollsländorna har bevarat sina hisnande effektiva flygmanövrer genom årmiljonerna, har deras storlek förändrats desto mer dramatiskt. De urtida sländorna var riktiga monster jämfört med de små saker som flyger omkring idag. 

Men vad är det då med trollsländans kroppsbyggnad som gör den till det effektivaste rovdjuret som existerar idag? Och om just det här upplägget ger sådana mördande effektiva resultat, varför blev de så småningom så mycket mindre allt efter som tiden gick? 

Jag menar, vad sysslar evolutionen med, varför har vi inte längre några levande attackhelikoptrar som dominerar strändernas luftrum och nappar fiskmåsar i flykten? Vi återkommer till det här lite senare. Först lite grundläggande fakta.

Djurvärldens vassaste vingar

Odinata betyder "de tandade" på grekiska. Namnet kommer från trollsländornas kraftiga bitande mundelar som sitter på undersidan av huvudet. På övre och främre sidan av huvudet sitter sedan de kännetecknande, stora och sinnrika fasettögonen och ett par korta antenner. 

Kanske det mest utmärkande draget för trollsländan är just de två paren med långa vingar. Vingar som sländorna, likt de flesta helikoptrar men i motsats till andra insekter, inte kan fälla in. De här vingarna är försedda med unika tekniska lösningar som bidrar till att göra trollsländan till Röde baronen i djurens rike, tuffast i luften. Vi kommer till det. 

Den enda skillnaden mellan utdöda och nu levande trollsländor är storleken. Vissa paleozoiska arter, för mer än 250 miljoner år sedan, hade vingspann på mer än 70 centimeter. De största nu levande trollsländorna, Megaloprepus caerulatus, mäter däremot “ynka” 19 cm från vingspets till vingspets.

Och det är alltså nära vattendrag vi återfinner trollsländorna, eftersom deras ägg måste läggas i vatten. De livnär sig vanligtvis på myggor och andra små flygande insekter som de både fångar och äter mitt i flykten.

Till skillnad från flygplan, som oftast måste kompromissa mellan smidighet och snabbhet, har trollsländorna bemästrat bådadera konsterna. De sitter alltså på några av de mest unika och spektakulära vingmekanismerna i djurvärlden. Det här gör att de om vartannat kan nå blixtrande hastigheter och göra knivskarpa manövrer.

De flesta bevingade insekter har så kallade indirekta flygmuskler som verkar via bröstkorgen. Musklerna får bröstkorgen att deformeras när de expanderar och drar ihop sig. Det här i sin tur får vingarna att pumpa upp och ned.

Trollsländan däremot, den har individuella muskler som fäster direkt vid basen av var och en av deras fyra vingar. Trollsländan kan tack vare det här kontrollera de två vingparen individuellt. De kan alltså röras både i takt och i mottakt med varandra.

Luftens ninjor

Trollsländans vingar slår ungefär trettio slag per sekund, vilket är för långsamt för att det ska uppstå något direkt surrande (de är med andra ord tysta som ninjor dessutom), men lyssnar du noga kan du ibland höra ett frasande vingljud när vingarnas kanter nuddar varandra. 

Och tack vare att trollsländorna har individuell kontroll över de två vingparen kan de alltså stå stilla i luften, som kolibrierna. De kan flyga snabbt framåt och de kan göra plötsliga störtdykningar eller ändra riktning tvärt. De kan flyga i sidled och baklänges också – precis som en helikopter. Och i motsats till andra insekter behöver inte trollsländan alltid flaxa med vingarna, den kan glidflyga också – precis som ett flygplan.

Manöverskickligheten är något som trollsländorna inte delar med alla andra underordningar av sländor. Flicksländor och jungfrusländor är inte riktigt lika duktiga flygare som egentliga trollsländor. De jagar helst långsammare byten, eller tar byten som sitter stilla. Det här tack vare att trollsländorna har en bättre balanserad tyngdpunkt än jungfrusländor och flicksländor som är mera baktunga.

Trollsländor är inte de snabbaste av alla flygande insekter, men de kan ändå uppnå hastigheter på bortåt 50 kilometer i timmen. Dessutom är de otroligt uthålliga: vid vackert väder kan de flyga flera timmar utan att landa och vissa arter är kända för kunna göra långa vandringsflygningar.

Om du någon gång har iakttagit en vilande trollslända, kanske du har lagt märke till små mörka fläckar på vingarnas framkant. Det är ännu en av trollsländans smarta lösningar, kallad vingmärke eller pterostigma, en (eller flera) liten pigmenterad fläck på framkanten av vingen som fungerar som motvikt.

Utan de här balanselementen skulle trollsländans vinges ytterkant vara utsatt för allsköns vibrationer, resonans och okontrollerat fladdrande, vilket snabbt skulle stoppa dess flygning i hög hastighet.

Den här sortens så kallat aeroelastiskt fladder är ett fenomen som kan äventyra mycket större strukturer, till exempel flygplan. Faktiskt också byggnader och broar. 1940 rasade den stora Tacoma Narrows-bron i delstaten Washington i USA, just på grund av den sortens resonans, orsakad av vinden. 

Sådan oönskad resonans och farligt fladdrande håller trollsländan alltså under kontroll med de svarta små balansvikterna som du kan se på dess vingar.

Slutligen är en trollsländas vingar inte helt platta. Vingens ådror bildar tredimensionella korrugeringar som gör vingen styvare. De hindrar vingen från att böja sig och deformeras. Det här gör att trollsländan enkelt kan ändra sin attackvinkel och generera större mängder lyft med vingarna.

Ögonen = rörelsedetektorer

Men det är inte bara trollsländornas blixtsnabba hastighet och skickliga manövrer som gör dem till de bästa jägarna i luften. Det är hur de ser på världen som gör allt det där möjligt.

Trollsländor har en otrolig syn. Deras karakteristiska sammansatta ögon (=fasettögon) är de största i insekternas rike. De består av mer än 30 000 individuella fasetter eller ommatidia. Lite som miniteleskop som detekterar ljus i den riktning de pekar i. 

Eftersom trollsländans ögon omsluter huvudet nästan helt och hållet, är synfältet nästan 360°. Perfekt för att hålla koll på potentiella byten i sin omgivning, utan att behöva omorientera sig på sin utkiksplats.

Varje enskild fasett innehåller också fyra eller fem opsiner, ljuskänsliga proteiner som absorberar ljus av olika våglängder. På så vis kan trollsländan uppfatta färger från orange till ultraviolett, vilket är användbart för jakt. Eller då hanen ska upptäcka parningsvilliga honor som meddelar om saken med visuella signaler.

Med sina ögons 30 000 fassetter som sträcker sig över hela 360° har trollsländor inte samma synskärpa som en människa eller en fågel. Men de är mycket mer känsliga för rörelse än vi.

Ett typiskt byte behöver inte röra på sig mer än 1° över trollsländans synfält förrän den bestämmer sig för att anfalla. Det här motsvarar en rörelse över två till tre av ögonens 30 000 fasetter. Trollsländans hjärna har med andra ord tillgång till ett brett register av superexakta synsignaler, så att den kvickt som blixten kan fatta beslut om att gå till attack eller vänta på nästa offer.

Trollsländornas ögon har också olika delar med specialiserade funktioner. Den övre delen av ögat är mest känslig för kortare våglängder av ljus, från ultraviolett till blått. Det är därför som många trollsländor flyger lågt över vattenytan när de letar efter byte. Det får potentiella mål att kontrastera så mycket som möjligt med den blå himlen. 

De mellersta och nedre delarna av ögat är i sin tur känsliga för ett större våglängdsområde. Det här för att göra det lättare att identifiera andra trollsländor, antingen som potentiella kompisar eller rivaler. De här är mer benägna att närma sig på det horisontella planet.

Det här, hur ögonen funkar, kan också hjälpa trollsländan att identifiera byten som inte rör på sig, till exempel insekter fångade i spindelnät. Trollsländor norpar ibland sådana från intet ont anande spindlar, om inga flygande läckerbitar finns tillgängliga.

Tracking versus interception – förutser bytets rörelser

Trollsländans syn i kombination med dess blixtrande flygförmåga resulterar tillsammans i ett formidabelt rovdjur. Men det är hur de här två sakerna är integrerade som lyfter trollsländan till nästa nivå, dit ingen annan jägare har något ärende.

Det är alltså inte bara vingarna eller ögonen som gör trollsländan så framgångsrik – det är hjärnan.

Trollsländans hjärna använder en mycket optimerad jaktstrategi som gör att den kan förutsäga vartåt bytet rör sig. Därefter kan den manövrera snabbt som blixten för att korsa bytets bana och fånga upp det. 

När vi talar om rovdjur så finns det två olika sorters huvudstrategier som de tillämpar för att jaga sina byten: spårning (tracking) och uppsnappande (interception). Och av de två sätten att jaga är uppsnappande det mycket svårare.

Spårning innebär att bytet hålls på samma plats i synfältet medan rovdjuret accelererar mot bytet. Rovdjuret följer alltså efter och jagar ikapp bytet, med andra ord.

Den andra formen av jakt kallas alltså uppsnappande. Då rör sig rovdjuret direkt mot den position där de förutspår att bytet kommer att befinna sig. Det här är mycket svårare eftersom bytets och rovdjurets egna respektive positioner och hastigheter måste samköras. Deras bägge banor måste beräknas framåt i tiden för att en sådan förutsägelse ska bli möjlig.

Men om det lyckas – vilket det alltså gör för trollsländan i 95 procent av fallen – är fördelarna uppenbara. Om rovdjuret kan beräkna bytets kommande position och ta sikte direkt på den, då är det mindre viktigt om bytet skulle flyga snabbare än trollsländan själv. Eftersom trollsländan tar en genväg.

Att jaga ett byte och att accelerera, som i spårning, kräver också en massa energi. Uppsnappning gör att trollsländan kan hushålla med sin energianvändning.

Hos människor är uppsnappande ett inlärt beteende. Fotbollsspelare och artillerister lär sig passa eller skjuta dit som målet kommer att befinna sig, inte dit som det är just i stunden. Men för trollsländans del antas det att beteendet i fråga är färdigt “programmerat” i dess hjärna, som länkar samman det visuella systemet och det motoriska systemet.

Studier har visat att trollsländor till synes justerar huvudet i så gott som perfekt synkronisering med sina byten, och fixerar sitt mål i områden med högre synskärpa. Faktum är att den här synkroniseringen verkar vara så fulländad att huvudets rörelser inte verkar bygga på reaktioner. Snarare verkar de vara baserade på förutsägelser.

Varför har vi inte jätte-trollsländor?

All den här integreringen av sinne och kropp har alltså gett trollsländan de bästa jaktresultat som forskare någonsin har noterat för något rovdjur. 2012 fann forskare vid Harvard-universitetet att trollsländor fångade cirka 95 procent av de byten de jagade. Det här är imponerande för vilket rovdjur som helst, ännu mer häftigt när vi snackar om ett flygande rovdjur. 

Men om nu trollsländorna är de bästa och mest dödliga jägarna i skyn, varför fick evolutionen dem att koncentrera sig på små byten som myggor och bananflugor? Varför kunde trollsländorna inte förbli jättar med 70 centimeters vingspann, och kanske ge självaste falkarna en rejäl match i skyn?

Det finns två ledande hypoteser kring miniatyriseringen av trollsländorna, och de utesluter inte varandra. Den första går ut på att för 300 miljoner år sedan fanns det mycket mer syre i atmosfären. Det här gav sannolikt en fördel åt insekterna som generellt inte sysslar med aktiv andning utan låter luften gå in och ut passivt genom öppningar på kroppen.

Det här sätter alltså vissa gränser för den maximala storleken som en insekt kan nå. Och när syrehalten minskade från rekordnivåerna som rådde under karbon – från cirka 30 procent till vår tids 21 procent – betydde det också att insekterna minskade i storlek.

Den andra hypotesen går ut på att små flygande dinosaurier och fåglar, som började utvecklas för 150 miljoner år sedan, kan ha konkurrerat med större trollsländor om samma ekologiska nisch. Eftersom det blir mindre konkurrens om fåglarna får ta hand om det större bytet medan trollsländorna håller sig till myggor och flugor, gick trollsländorna åt det mindre hållet. 

Hur som helst så finns det få insekter som är mer framgångsrika än trollsländan, som alltså har förblivit relativt oförändrad i hundratals miljoner år. 

Med en mördande effektiv svit av egenskaper som hjälper till att upprätthålla statusen som det skickligaste av alla rovdjur, är det inte konstigt att ingenjörer och forskare älskar att studera och efterapa dem.

Trollsländorna har varit inspirationskällan för många så kallade biomimetikprojekt. Biomimetiken, att kopiera från naturen, strävar efter att replikera hur trollsländorna spårar sina byten och hur de utför sin luftakrobatik.

Även om det hittills inte existerar några autonoma drönare som kan jämföra sig med trollsländor i flygskicklighet, finns det flera prototyper på gång. Så det är väl bara en fråga om tid.

Trollsländans två liv

Men trollsländorna är inte bara mästerliga jaktflygare, utan också deras larver, eller nymfer, är dödliga jägare under vattnet. Trollsländan har alltså en livscykel med ofullständig metamorfos. Honorna lägger ägg som kläcks till nymfer vilka utvecklas till imago (=fulländad) utan något mellanliggande puppstadium.

Med sina scifi-aktiga utfällbara käkar som kan skjuta ut till halva kroppens längd, är nymfernas värld ännu mer främmande och bisarr än de fullvuxna trollsländornas. Och nymfernas jaktstrategi är ännu mer skrämmande. Men det är nästan ett tema för ett helt eget avsnitt.

Vi kan inte avsluta det här avsnittet utan att säga någonting om trollsländornas livslängd. Det finns många människor som tror att trollsländor bara lever en dag. Det här är hur som helst inte sant. 

Som kortast är livslängden för en trollslända från ägg till den vuxna insektens död cirka sex månader. Som längst – tja, trollsländor kan leva som nymfer i vattnet i upp till fyra år, ömsa sitt skinn mellan 8 och 17 gånger beroende på art. Och slutligen, när de mognar till vuxna, lever de på sin höjd i några månader (eller i extrema fall några dagar).

De flesta trollsländor dör hur som helst inte av ålderdom utan blir byte för andra rovdjur. Men också de som undgår att hamna på någon fågels meny lever inte mycket längre än några månader. Men hur som helst betydligt mer än en dag!

Hur som helst, nästa gång du sitter där i höstsolens sken på bryggan, försök få dig en närmare titt på de här små men mäktiga rovdjuren, vars jättelika förfäder en gång dominerade jordens luftrum. Och var glad att du inte är en liten fluga.