Asas

Examinamos várias hipóteses aerodinâmicas e de termorregulação sobre possíveis fatores adaptativos na evolução de asas a partir de pequenos apêndices alares em insetos. Usando modelos físicos de insetos do Paleozóico em uma câmara de vento, exploramos os potenciais efeitos das asas para aumentar a distância de planagem, aumentar a distância de dispersão durante o paraquedismo, melhorar o controle de atitude ou estabilidade, e elevar as temperaturas corporais durante a termorregulação. São considerados os efeitos do tamanho e forma do corpo, comprimento das asas, número e nervuras, e condições meteorológicas. São examinadas hipóteses consistentes tanto com articulações de asas fixas quanto móveis. Asas curtas não têm efeitos significativos em nenhuma das características aerodinâmicas, em relação a modelos sem asas, enquanto asas grandes têm efeitos significativos. Em contraste, asas curtas têm grandes efeitos termorregulatórios em relação a modelos sem asas, mas aumentos adicionais no comprimento das asas não afetam significativamente o desempenho termorregulatório. Para qualquer tamanho corporal, existe um comprimento de asa abaixo do qual há efeitos termorregulatórios significativos do aumento do comprimento da asa, e acima do qual há efeitos aerodinâmicos significativos do aumento do comprimento da asa. O comprimento relativo da asa no qual essa transição ocorre diminui com o aumento do tamanho corporal. Estes resultados sugerem que não poderia haver seleção eficaz para o aumento do comprimento da asa em insetos sem asas ou de asas curtas em relação à capacidade aerodinâmica aumentada. Nossos resultados são consistentes com a hipótese de que as asas de insetos inicialmente serviram a uma função termorregulatória e foram usadas para funções aerodinâmicas apenas em comprimentos de asa e/ou tamanhos corporais maiores. Assim, propomos que a termorregulação foi o fator adaptativo primário na evolução inicial das asas que as preadaptou para a subsequente evolução do voo. Nossos resultados ilustram um mecanismo evolutivo no qual uma mudança puramente isométrica no tamanho corporal pode produzir uma mudança qualitativa na função de uma estrutura dada. Propomos uma hipótese na qual a transição de função termorregulatória para aerodinâmica para asas envolveu apenas mudanças isométricas no tamanho corporal e argumentamos que mudanças na forma corporal não foram um pré-requisito para essa grande mudança evolutiva na função.

@article{doi101111j155856461985tb00390x,
    author = "Kingsolver, Joel G and Koehl, M A R",
    title = "AERODYNAMICS, THERMOREGULATION, AND THE EVOLUTION OF INSECT WINGS: DIFFERENTIAL SCALING AND EVOLUTIONARY CHANGE.",
    year = "1985",
    journal = "Evolution; international journal of organic evolution",
    abstract = "We examine several aerodynamic and thermoregulatory hypotheses about possible adaptive factors in the evolution of wings from small winglets in insects. Using physical models of Paleozoic insects in a wind tunnel, we explore the potential effects of wings for increasing gliding distance, increasing dispersal distance during parachuting, improving attitude control or stability, and elevating body temperatures during thermoregulation. The effects of body size and shape, wing length, number, and venation, and meteorological conditions are considered. Hypotheses consistent with both fixed and moveable wing articulations are examined. Short wings have no significant effects on any of the aerodynamic characteristics, relative to wingless models, while large wings do have significant effects. In contrast, short wings have large thermoregulatory effects relative to wingless models, but further increases in wing length do not significantly affect thermoregulatory performance. At any body size, there is a wing length below which there are significant thermoregulatory effects of increasing wing length, and above which there are significant aerodynamic effects of increasing wing length. The relative wing length at which this transition occurs decreases with increasing body size. These results suggest that there could be no effective selection for increasing wing length in wingless or short-winged insects in relation to increased aerodynamic capacity. Our results are consistent with the hypothesis that insect wings initially served a thermoregulatory function and were used for aerodynamic functions only at larger wing lengths and/or body sizes. Thus, we propose that thermoregulation was the primary adaptive factor in the early evolution of wings that preadapted them for the subsequent evolution of flight. Our results illustrate an evolutionary mechanism in which a purely isometric change in body size may produce a qualitative change in the function of a given structure. We propose a hypothesis in which the transition from thermoregulatory to aerodynamic function for wings involved only isometric changes in body size and argue that changes in body form were not a prerequisite for this major evolutionary change in function.",
    url = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/28561970/",
    doi = "10.1111/j.1558-5646.1985.tb00390.x",
    pmid = "28561970"
}

@article{doi101126science2304724428,
    author = "Lewin, R",
    title = "On the Origin of Insect Wings: Experimental data on thermoregulation and aerodynamics give the first quantitative test of a popular hypothesis for the evolution of flight in insects.",
    year = "1985",
    journal = "Science (New York, N.Y.)",
    url = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17816070/",
    doi = "10.1126/science.230.4724.428",
    pmid = "17816070"
}

@article{kingslover1985aerodynamics,
    author = "Kingslover, Joel G. e Koehl, M. A. R.",
    title = "Aerodinâmica, Termorregulação e a Evolução das Asas de Insetos: Escalonamento Diferencial e Mudança Evolutiva",
    year = "1985",
    journal = "Evolution",
    url = "https://doi.org/10.2307/2408648",
    doi = "10.2307/2408648",
    number = "3",
    pages = "488",
    volume = "39"
}

@article{kingsolver1985aerodynamics,
    author = "Kingsolver, Joel G. e Koehl, M. A. R.",
    title = "AERODINÂMICA, TERMORREGULAÇÃO E A EVOLUÇÃO DAS ASAS DE INSETOS: ESCALAGEM DIFERENCIAL E MUDANÇA EVOLUTIVA",
    year = "1985",
    journal = "Evolution",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1558-5646.1985.tb00390.x",
    doi = "10.1111/j.1558-5646.1985.tb00390.x",
    number = "3",
    pages = "488-504",
    volume = "39"
}

@misc{kingsolver1985aerodynamics1,
    author = "Kingsolver, J. G. e Koehl, M. A. R",
    title = "Aerodinâmica, termorregulação e a evolução das asas de insetos",
    year = "1985",
    howpublished = "Escala diferencial e mudanças evolutivas: Evolution, v. 39, p. 488-504",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Kingsolver, J. G., e Koehl, M. A. R., 1985, Aerodinâmica, termorregulação e a evolução das asas de insetos: Escala diferencial e mudanças evolutivas: Evolution, v. 39, p. 488-504.}"
}

@article{jockusch1997insect,
    author = "Jockusch, Elizabeth L. e Nagy, Lisa M.",
    title = "Evolução de insetos: Como as asas dos insetos se originaram?",
    year = "1997",
    journal = "Current Biology",
    url = "https://doi.org/10.1016/s0960-9822(06)00174-6",
    doi = "10.1016/s0960-9822(06)00174-6",
    number = "6",
    pages = "R358-R361",
    volume = "7"
}

@article{bhat2022effect,
    author = "Bhat, Shantanu S. e Thompson, Mark C.",
    title = "Efeito da curvatura da borda de ataque na aerodinâmica das asas de insetos",
    year = "2022",
    journal = "International Journal of Heat and Fluid Flow",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.ijheatfluidflow.2021.108898",
    doi = "10.1016/j.ijheatfluidflow.2021.108898",
    pages = "108898",
    volume = "93"
}