使用者8220518813586922019-12-28 16:55:32

蜜蜂拍打翅膀的速度非常快，達230餘次。同時它的腿也發揮著重要的作用，它把的後腿向前伸出來幫助飛行。 最新研究發現，蜜蜂的飛行並不是全部由翅膀來完成的，它的腿也發揮著重要的作用。蜜蜂在飛行的時候它的腿不是收起來的，相反它把的後腿向前伸出來幫助飛行。飛行過程中它的後腿不僅能夠產生上升的力量，而且還能幫助蜜蜂保持身體平衡，防止出現翻滾。這一發現將對人們研發用於執行搜救和監視任務的小型飛行器有所幫助。蜜蜂的最高飛行速度既不取決於它的肌肉力量的大小，也不取決於它振動翅膀頻率的高低，而是取決於它在不穩定的飛行條件下自我控制和調節平衡的能力。它伸出的後腿可以幫助它實現平衡，就像一個飛速旋轉的花樣滑冰運動員張開手臂來平衡自己的身體一樣 2。蜜蜂是如何飛行的？這一直是一個令人迷惑不解的問題。然而，更加令人大惑不解的是，科學家驚奇地發現，如果你用飛機這類飛行工具飛行時所遵循的傳統空氣動力學原理來看的話，蜜蜂根本就不能在天上飛。可是，這些小小的蜜蜂卻是飛行能手。那麼，它們為何能全盤否定空氣動力學所遵循的經典法則呢？為此，科學家利用機器人模型，再結合慢動作錄影，解開蜜蜂如何飛行的奧秘。此研究成果發表在近日出版的《美國國家科學院學報》上。 按照傳統空氣動力學原理，蜜蜂是不能飛行的。 據《新科學家》等媒體報道，昆蟲是世界上第一個飛行家，如今，它們進化的後代所進行的飛行絕技表演比精英比賽還要精彩得多。它們可以像流星一樣在你眼前劃過；可像直升機一樣在花朵上盤旋；在你要拍打它們時，它們就一下消失得無影無蹤了。 按科學的方法來說，昆蟲飛行是20世紀的一大謎團，至今仍令人大惑不解。有研究表明昆蟲是透過猛烈地拍打它們的翅膀來飛行的，可這種力量太小沒有應用到飛機上。1934年，科學家安託萬·馬根來和安德烈·桑來古進行蜜蜂的飛行研究。他們應用數學分析和已知的飛行原理來計算蜜蜂的飛行，得出結論是“蜜蜂飛行是不可能的”。自那以後，蜜蜂成了不遵守空氣動力學原理的典型。儘管蜜蜂飛行之謎成了冰山之巔，但長久以來，研究人員都致力於搞清楚所有昆蟲的飛行，從極小的果蠅到樣子邪惡的蜻蜓。這是因為昆蟲飛行與人類飛行的技能有很大不同，後者的物理學原理不能解釋前者的飛行。因為像大黃蜂、蜻蜓、果蠅和其它飛行的昆蟲體積都很小，必須用顯微鏡才能看清它們的飛行動作和難以置信的自然力和不可忽視的作用。 高速錄影機幫助科學家捕捉到了蜜蜂翅膀拍打的幅度和次數。 最新例子就是這次由奧特蘇勒、迪克遜和他們的同事所進行的研究。他們在論文上報告說，為揭開蜜蜂的飛行戰術，科學家將蜜蜂趕進一個清澈的塑膠箱中，箱子裡安了3個高速錄影機，以每秒6000次的速度拍攝蜜蜂的3D快照。他們發現，盤旋的蜜蜂經常以每秒240次的速度拍打它們一釐米長的翅膀，每次拍打的幅度只有90度，較其它昆蟲的小，但拍打得快。因為其它昆蟲拍打次數每秒不到200次，每次拍打幅度超過165度。按照飛行專家的一貫假定，昆蟲越小，它們的翅膀就拍打得越快。在這方面，蜜蜂又是個例外，比如，義大利蜜蜂（Apis mellifera）拍打其10毫米寬的翅膀，每秒可達240次，較比它小得多的果蠅每秒僅200次要快許多。為何身材翅膀短小的蜜蜂要小幅度地儘快拍打其翅膀呢？為弄清這一點，研究人員還觀察了這些昆蟲在低壓高空條件下是如何飛行的。當它們飛進低濃度氧和氦氣的蜂箱時，裡面的空氣稀薄得如同海拔9200米高空的水平，此時，蜜蜂只得將拍打幅度增加到近140度，接近其它昆蟲的幅度，才能支援它們的飛行，蜜蜂的這種不尋常的飛行方式是為了適應其飛行中所面臨的不同需求。因為，在改變速度方面，短距離拍打較長距離拍打更快捷。 研究者發現，蜜蜂翅膀改變方向可以產生額外的力量。這次昆蟲飛行研究領域的關鍵工作是英國劍橋大學的查爾斯·伊林頓與其他科學家，包括迪克遜。迪克遜1996年所建造的相同比例的大機器人昆蟲模型———機器人飛蟲幫了大忙。當機器人翅膀前後拍打時，他們測量了其不同部位的力量。科學家發現，蜜蜂產生的舉升力不穩定，而是在每次拍打的開始、中間和結尾時所產生的力量最大。還有一種奇特的力量就是已知的額外質量力，這種力量每次拍打結束時可達到頂峰。當翅膀方向改變時，此力量還能提高加速度。也就是說，翅膀改變方向可以產生額外的力量。研究人員發現，大多數昆蟲拍打其翅膀的幅度較大，而蜜蜂的較小但更為猛烈。蜜蜂的一種方式效率低且穩定性差。科學家認為，蜜蜂的這種不尋常的飛行方式是為了適應其飛行中所面臨的不同需求。當找蜂蜜時，它們的重量最輕；當粘上花粉，或帶有卵時，它們的重量是平時的2倍。在改變速度方面，短距離拍打較長距離拍打更快捷，因此蜜蜂的飛行方式能大大改變其上升的力量。