抓住苍蝇并不容易,任何尝试拍打过苍蝇的人都知道。为什么它们如此难以捕捉?一项新的研究表明,这可能是因为它们像战斗机一样机动。
研究人员使用高速摄像机捕捉到果蝇在进行快速倾斜转弯以躲避迫近的威胁时,翅膀和身体的闪电般快速的运动。该团队还使用了巨大的机器人苍蝇来了解这些活泼的害虫是如何进行这些特技飞行的。
研究中使用的果蝇物种,Drosophila hydei,以其出色的飞行能力而闻名。科学家有时将它们的飞行比作在空气中“游泳”,但研究人员表示,苍蝇的空中体操更接近于战斗机飞行员的动作。[观看苍蝇像战斗机一样飞行的视频]
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“这些苍蝇翻滚高达 90 度——有些几乎是倒立的——以最大限度地发挥力量并逃脱,”西雅图华盛顿大学研究飞行和游泳生物力学的研究员 Florian Muijres 说。
研究人员表示,苍蝇可以在不到百分之一秒的时间内改变方向——比眨眼快 50 倍。
是鸟?是飞机?…
Muijres 和他的团队将大约芝麻大小的果蝇放入一个竞技场,让它们自由飞舞。高速摄像机以每秒 7,500 帧的速度拍摄,聚焦在竞技场的中央,那里设置了两台激光器。摄像机需要非常明亮的光线才能工作,但普通光线会使苍蝇失明。因此,该团队转而用红外线(对苍蝇和人类都不可见)充满竞技场。
当苍蝇飞过激光器时,它会触发一个不断扩大的黑色阴影出现,类似于捕食者或障碍物,这促使苍蝇采取躲避行动。
苍蝇展现了惊人的敏捷性。当迫近的阴影靠近时,苍蝇倾斜身体进行刺耳的空中转弯。这些昆虫通常每秒拍动翅膀 200 次,但为了躲避阴影,它们仅用略多于一次的拍动就能够改变方向,产生一种力量,将它们推离危险。
Muijres 说,为了执行这些动作,苍蝇的大脑必须进行复杂的计算。“苍蝇侧向翻滚这一事实也许并不那么令人惊讶,”他说,“但真正令人惊讶的是准确性和速度的结合。”
果蝇有微小的大脑,但它们能够进行比许多其他飞行昆虫更复杂的飞行动作。例如,蛾子的大脑比苍蝇的大脑更大,但它们会直接冲向地面以避免被蝙蝠抓住。
华盛顿大学的生物学家、高级研究合著者 Michael Dickinson 说,更重要的是,苍蝇的行为“非常迅速,而且是完全天生的——苍蝇不需要学习如何做到这一点”。研究人员计划在未来的研究中调查苍蝇的大脑究竟是如何执行这些特技的。
机器人苍蝇
为了模拟苍蝇的飞行动力学,研究人员将一只翼展 2 英尺(0.6 米)的巨型机器人苍蝇放入一桶矿物油中。多年来,科学家们一直使用这种机器人苍蝇,它们的名称如“机器人苍蝇”或“机器人苍蝇新娘”,以便在更大的规模上研究这些昆虫的飞行。
鉴于这种关于苍蝇飞行的新知识,捕捉苍蝇的最佳方法是什么?
“从侧面,”Muijres 说,尽管他还没有尝试过。
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