為什麼甲蟲像超人一樣飛行

這些昆蟲使用它們的腿來啟動轉彎,證實了科學家們長期以來懷疑的事情

飛行中的Mecynorhina torquata

姚力等人,《實驗生物學雜誌》。dx.doi.org/10.1242/jeb.159376。經許可轉載 

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甲蟲可能看起來不像超級英雄,但它們的飛行方式確實像超人。一項新的研究發現,與其他有翅昆蟲不同,甲蟲飛行時會將腿伸展開來,這種姿勢有助於它們進行機動和轉彎。

像蜻蜓和蛾子這樣的昆蟲,在飛行時會將前腿貼在身體上以減少阻力。但即使是最大的甲蟲物種,包括非洲中部的花金龜(Mecynorhina torquata),在空中滑翔時也會保持其粗壯的腿部伸展。

新加坡南洋理工大學的科學家們懷疑,除了翅膀的運動外,這種伸展的姿勢可能有助於甲蟲在飛行中轉彎。為了驗證這一假設,研究人員將M. torquata拴在一個力檢測操縱桿上,並在附近的螢幕上投射了幾段五秒鐘的條紋向左或向右移動的影片,使甲蟲誤以為它們正在轉彎。然後,他們測量了對這些“虛構”轉彎的反應。


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研究人員上個月在《實驗生物學雜誌》上報道說,這些昆蟲透過朝與“轉彎”相反的方向擺動它們的腿來做出反應,利用動量守恆原理產生足以改變它們航向的旋轉力或扭矩。

然後,研究人員在飛行過程中透過電刺激甲蟲的腿部肌肉來產生這些擺動動作。這使得昆蟲在不到五分之一秒的時間內做出小的轉彎機動——比它們單獨使用翅膀更快。

科學家們長期以來懷疑,除了翅膀之外,身體的其他部位也可能在昆蟲飛行中發揮作用,但從未明確地證明這一點。“這真的是第一個完整的研究,表明腿可以成為飛行中重要的控制結構,”加州大學戴維斯分校研究昆蟲飛行的生物學家斯泰西·庫姆斯說,她沒有參與這項研究。“我認為這將在許多其他昆蟲系統中引發[同樣的]問題。”

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