为什么甲虫像超人一样飞行

这些昆虫使用它们的腿来启动转弯,证实了科学家们长期以来怀疑的事情

飞行中的Mecynorhina torquata

姚力等人,《实验生物学杂志》。dx.doi.org/10.1242/jeb.159376。经许可转载 

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甲虫可能看起来不像超级英雄,但它们的飞行方式确实像超人。一项新的研究发现,与其他有翅昆虫不同,甲虫飞行时会将腿伸展开来,这种姿势有助于它们进行机动和转弯。

像蜻蜓和蛾子这样的昆虫,在飞行时会将前腿贴在身体上以减少阻力。但即使是最大的甲虫物种,包括非洲中部的花金龟(Mecynorhina torquata),在空中滑翔时也会保持其粗壮的腿部伸展。

新加坡南洋理工大学的科学家们怀疑,除了翅膀的运动外,这种伸展的姿势可能有助于甲虫在飞行中转弯。为了验证这一假设,研究人员将M. torquata拴在一个力检测操纵杆上,并在附近的屏幕上投射了几段五秒钟的条纹向左或向右移动的视频,使甲虫误以为它们正在转弯。然后,他们测量了对这些“虚构”转弯的反应。


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研究人员上个月在《实验生物学杂志》上报道说,这些昆虫通过朝与“转弯”相反的方向摆动它们的腿来做出反应,利用动量守恒原理产生足以改变它们航向的旋转力或扭矩。

然后,研究人员在飞行过程中通过电刺激甲虫的腿部肌肉来产生这些摆动动作。这使得昆虫在不到五分之一秒的时间内做出小的转弯机动——比它们单独使用翅膀更快。

科学家们长期以来怀疑,除了翅膀之外,身体的其他部位也可能在昆虫飞行中发挥作用,但从未明确地证明这一点。“这真的是第一个完整的研究,表明腿可以成为飞行中重要的控制结构,”加州大学戴维斯分校研究昆虫飞行的生物学家斯泰西·库姆斯说,她没有参与这项研究。“我认为这将在许多其他昆虫系统中引发[同样的]问题。”

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