有些昆虫翅膀比身体短那么多为什么也能飞?

发布时间:
2023-08-24 12:25
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类比飞行器。

在飞行器的总体设计上,机翼的长度和机身的长度也没啥直接的必然联系。机身虽然对于稳定性的影响较大,但是对于升力的影响却是是很小的哦。

事实上,对于昆虫来说,你不要以为某些昆虫的翅膀or飞行技看起来平平无奇简单到爆,实际上暗藏着玄机呢。

再拿题主点名的蜜蜂来说。

工蜂的平均体长大概在1.1cm-1.5cm左右,蜂王的体长大概在2cm-2.5cm左右。但其实它们的翅膀长度是差不多的哦,不到1cm。由于体长的差异,工蜂的翅膀差不多能cover掉整个腹部长度,但是蜂王的只能cover掉一半腹部。

工蜂、蜂王和雄蜂在翅膀和身长上的对比。

的确视觉上乍一看,妈耶这短小的翅膀怎么能carry得动蜜蜂们飞起来?

蜜蜂飞行中。

敲黑板啦!!!!!!这是蜜蜂的飞行时的样子:

飞行的翅膀动作拆分开来是这个样子的:

蜜蜂飞行过程中的翅膀轨迹。翅膀还能扭曲和旋转哦!

可见蜜蜂的翅膀并不是僵硬刚性的哟!

在蜜蜂胸前直接肌和间接肌的共同控制下,它的翅膀不仅仅是可以上下扫动,还可以左右扫动,甚至是扭转呢!

这就会导致蜜蜂在每一次振翅时在翅膀前缘形成螺旋气旋,而且从翅根到翅尖的气旋强度是在逐渐减弱的。有点像龙卷风哈。

螺旋气旋被称为前缘涡(LEVs)。

这个螺旋气旋相当重要。基于这个螺旋气旋,对于蜜蜂的飞行机制产生了两种颇有分歧的理论。(蜜蜂的具体飞行机制还没有定论~~)

理论一:

这个气旋会使得翅膀附近产生低压区域,这时候周围高压就会推抬翅膀。

啊,升力就这么来啦!蜜蜂它此时被抬离了刚才的气旋。

蜜蜂此时的内心os:啊啊啊气旋没有啦!也不在低压区啦!难道就要这样掉落下去吗?我才不要呢!

勇敢蜂蜂,继续冲!!!!!!

于是蜜蜂再扇动翅膀,创造了一个新的气旋跟对应的低压区,于是它又获得了新的升力。然后它又脱离气旋了。

要想继续保持飞行状态,那继续振翅呗!


理论二:

这个气旋不会给蜜蜂直接带来升力,但是没有它还真不行。如果蜜蜂在飞行过程中没有这个前缘涡气旋的话,它就会失速。

这个气旋的作用主要就是可以让蜜蜂调整翅膀的角度,得以让翅膀可以在更高的角度不停歇地拍打,从而提高飞行中的气流,因而提高飞行效率。


不管在哪一种理论里,螺旋气旋都是一个很重要的角色呢。蜜蜂在飞行时需要这个螺旋气旋,所以要保持飞行这是一个需要持续振翅的动态过程。

这也难怪蜜蜂每秒钟能振翅200多下以至于我们觉得嗡嗡嗡的好吵啊!

蜜蜂此时此刻对答主抱有的想法be like.。

Ps.另外,蜜蜂是有前后两对翅膀的哦,在没飞的时候前后翅是分开的。

但是在飞行的时候,前后翅会由钩状的毛(翅钩列)连接起来形成一个更大的整体平面来扇动。这样能保证前后翅的动作一致、平衡气流,使得飞行更加的有效~~。

在飞行时,蜜蜂的前翅和后翅经由翅钩列连接起来成为一个整体哟!


翅钩列实物be like.。

而且jio也很重要。蜜蜂在飞行过程中的jiojio们跟灵活的翅膀一起努力,就得以让蜜蜂在飞行时完成保持平衡、前后动、上下动、转弯等花活啦!

References:

1.Ellington CP, van den Berg C, Willmott AP, Thomas ALR. 1996 Leading-edge vortices in insect flight. Nature 384, 626–630.

2.Mostafa R. A. Nabawy, William J. Crowther. The role of the leading edge vortex in lift augmentation of steadily revolving wings: a change in perspective. Journal of The Royal Society Interface, 2017.

END