羽翼甲虫的飞行方式居然是这样的！
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对于昆虫来说，体型越大通常越有利于飞行。因为翅越小，与空气的摩擦越大，空气摩擦力也越有可能超过由振翅提供的飞行动力。这也是蜻蜓能够高飞而家蝇只能向下俯冲的原因。但有一种比沙粒还要小的甲虫却推翻了这种规律。
这是一种羽翼甲虫（featherwingbeetle），身长不足半毫米，体型比一些单细胞的变形虫还要小，属于缨甲科（Ptiliidae）。对于这种微型昆虫，空气理应变得像糖浆一样黏稠，科学家也曾经认为它们只是随风飘荡。但一项发表于《自然》（Nature）的研究提出了不一样的观点，并展现出这些微型甲虫是如何用轻盈的后翅追上体型是它们3倍的物种的。
正如羽翼甲虫的名字，这种甲虫拥有像羽毛一样的后翅狭长且有缨状长毛，因而被称作缨翅。不过，昆虫中常见的翅是膜翅。即使是在寄生蜂等昆虫的体型缩小后，它们也演化出了典型的膜翅。但事实上，相比于同等大小的膜翅，缨翅更轻盈，与空气之间的摩擦更小，也更有助于产生推动昆虫飞行的升力。这项研究还发现，羽翼甲虫非凡的飞行能力依靠的是一种前所未见的策略。
2017年，研究团队在越南丛林的真菌中采集到了这种羽翼甲虫。为了记录这种甲虫在微观尺度下的飞行模式，研究人员将它们置于一个透明腔内，并使用两台高速摄像机以每秒4000帧的速度拍摄。根据记录的图像，他们构建出包括缨翅在内的甲虫身体部位的3D模型，并借此计算了这种甲虫在飞行时的空气动力学过程。
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研究团队发现，羽翼甲虫并不是上下振翅，而是呈8字型振翅。俄罗斯斯科尔科沃科学技术研究院的物理学家德米特里科洛缅斯基（DmitryKolomenskiy，这项研究的共同作者）主要研究流体力学，他评价这种振翅的方式非同寻常。这种甲虫的一对缨翅会先从保护它们的鞘翅（硬化的前翅，覆盖在后翅上）中展开，然后同时拍打身体的前侧和后侧。值得一提的是，这对缨翅的动作互为镜像。科洛缅斯基说，这让人联想到难度极高的泳姿蝶泳。
羽翼甲虫的飞行模式与游泳的相似之处引起了阿尔温德桑塔纳克里希南（ArvindSanthanakrishnan，未参与这项研究）的兴趣。桑塔纳克里希南是美国俄克拉何马州立大学的机械工程师，主要研究有关微型昆虫的空气动力学。这种类型的运动方式常见于小型甲壳水生生物，比如水蚤，桑塔纳克里希南说，因此，这种微型甲虫也用类似的方式制造升力令人相当惊讶。
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科洛缅斯基和同事表示，这项研究或许能启发工程师设计微型飞行结构。不过，科洛缅斯基也指出，要想让无人机接近这种微型甲虫的尺寸可能需要重大的工程学突破。他说：可能做不到像它们这么小，但这也值得探索。未来，科洛缅斯基和同事希望能阐明其他微型昆虫的飞行模式。
撰文：杰克塔米西亚（JackTamisiea）
翻译：董子晨曦
审校：王昱
引进来源：科学美国人
本文来自：中国数字科技馆
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