最新研究揭开最小昆虫快速飞行之谜 促理解微观尺度飞行演化

最新研究揭开最小昆虫快速飞行之谜 促理解微观尺度飞行演化
北京1月20日电 (记者 孙自法)国际著名学术期刊《自然》最新发表一篇动物学论文称,地球上最小的昆虫——一种微型甲虫缨甲,其独特飞行模式和轻盈、有毛的翅膀可以解释其卓越的飞行能力。这项研究对于增进人们对微观尺度上飞行演化的理解十分重要。

  该论文介绍,昆虫的飞行速度一般取决于体型:昆虫越大,飞得越快。这种差异通常是由空气摩擦的限制所致,在极小的尺度上,这种影响通常超越了飞行能力。不过,一些微型甲虫似乎推翻了这一规律,一个例子就是缨甲(Paratuposa placentis),其体型小于半毫米(395微米),但飞行速度能与体型是它3倍的甲虫比肩。

缨甲Paratuposa placentis(左)与单细胞生物阿米巴原虫(右)的同尺度对比。 施普林格·自然 供图

  论文通讯作者、俄罗斯莫斯科国立大学阿列克西·波利洛夫(Alexey Polilov)和同事通过对缨甲的翅膀结构和移动进行3D重建并加以结合,研究表明,这种甲虫不仅拥有缨翅,比同等大小的膜翅更轻,而且这些翅膀的移动方式是此前未知。

  该研究团队介绍,这种甲虫的振翅循环由两次动力半程拍击产生很大的向上的力、随后两次较慢的回复拍击产生较小的向下的力。这一循环增加了翅膀拍击的振幅。鞘翅(硬化的前翅)起到刹车的作用,以阻止过度振荡。他们认为,缨翅可能比更重的膜翅所需肌肉力量要小,从而抵消了这种独特移动模式带来的任何潜在的需求增加。

飞行中的Paratuposa placentis(上)、翅膀运动3D重建(中)和气流的可视化(下)。 施普林格·自然 供图

  论文作者总结说,这些适应可以解释昆虫在微型化过程中何以保留了卓越的飞行能力,代表着可能是它们演化成功的一个重要组成部分。(完)

【编辑:陈文韬】