飛行界的王者:蜻蜓,科學(xué)家研究多年仍未完全搞清其奧秘

在我們的身邊圍繞著各種各樣的生物,人類自己當(dāng)然也是其中的一員。我們的生活會(huì)受到其他生物的影響,一些是對(duì)我們的生存和發(fā)展有所幫助的,另一些是對(duì)我們“有害”的。比如在夏天,我們往往會(huì)受到蚊子這種昆蟲(chóng)的困擾,它們不僅會(huì)吸我們的血,還會(huì)讓我們的皮膚紅腫、瘙癢,甚至帶有多種致病的細(xì)菌、病毒,能夠傳播瘟疫

當(dāng)我們?cè)谙囊贡晃米拥奈宋寺暢车盟恢臅r(shí)候,有沒(méi)有想過(guò)到底應(yīng)該用什么方法去避免呢?現(xiàn)在我們除了有物理和化學(xué)的驅(qū)蚊方法之外,還知道自然界中有很多蚊子的“天敵”,比如壁虎、蜻蜓等等。

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說(shuō)起蜻蜓這種昆蟲(chóng),想必大家都不會(huì)太陌生。蜻蜓是很多人童年記憶中一種 “夏天”的標(biāo)志,宋代詩(shī)人楊萬(wàn)里一句“小荷才露尖尖角,早有蜻蜓立上頭”傳頌了千年,蜻蜓美麗、優(yōu)雅的飛行姿態(tài)也讓我們贊嘆不已。

在我們的鄰國(guó)日本,蜻蜓被視為勇敢的標(biāo)志,因?yàn)樗娘w行姿態(tài)是“只進(jìn)不退”。那么,我們真的足夠了解這種昆蟲(chóng)嗎?它的歷史、習(xí)性和運(yùn)動(dòng)方式,其實(shí)都比我們想象中要更加復(fù)雜,只有在了解后才會(huì)明白,這是一種多么“強(qiáng)大”的生物,它身上有很多值得我們學(xué)習(xí)的地方。

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蜻蜓的歷史

昆蟲(chóng)類是當(dāng)今地球生物中最為古老的大類之一,早在人類出現(xiàn)之前就已經(jīng)在這個(gè)世界上占有一席之地。其中蜻蜓又是昆蟲(chóng)中比較原始的一種,人類發(fā)現(xiàn)的最早的蜻蜓化石來(lái)自于3.2億年前,那時(shí)候恐龍都還沒(méi)有出現(xiàn)

盡管我們現(xiàn)在看到的蜻蜓是一種體型并不大的昆蟲(chóng),但科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)的遠(yuǎn)古時(shí)期的蜻蜓化石卻比我們想象中要大得多,比如在美國(guó)境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的生活在二疊紀(jì)早期的“二疊擬巨脈蜓”,其翼展居然達(dá)到了0.71米!

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過(guò)去的蜻蜓之所以這么大,和當(dāng)時(shí)地球環(huán)境的含氧量有關(guān)系,當(dāng)時(shí)大氣層中的含氧量更加豐富,因此不管是生物的密度還是體型都更加夸張。如今世界上約有5000種蜻蜓,中國(guó)分布有大約250種,大多是體型比較小的蜻蜓。

蜻蜓雖然給人一種“不起眼”的印象,但是不管是對(duì)環(huán)境還是對(duì)于人類的科技發(fā)展,蜻蜓都具有相當(dāng)重要的意義。就拿蜻蜓的飛行來(lái)說(shuō),這種昆蟲(chóng)的堪稱是自然界的“飛行王者”,科學(xué)家們一直在對(duì)其進(jìn)行研究。

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蜻蜓的飛行方式

我們只要見(jiàn)過(guò)蜻蜓就會(huì)明白,它不僅可以在天空中自由地飛翔,還可以在空中進(jìn)行“懸停”,并且在停止之后的起飛也非常迅速,并且還能夠靈活地往各個(gè)方向移動(dòng)。很明顯的,蜻蜓的這些飛行技能并不是所有的昆蟲(chóng)都具備的,那么它究竟是怎樣做到的

這還要從蜻蜓自身的翅膀的結(jié)構(gòu)開(kāi)始說(shuō)起。首先我們可以看到,蜻蜓的翅膀不是像很多昆蟲(chóng)那樣只有兩只,而是有兩邊前后各一,共四只翅膀。蜻蜓翅膀面積大、厚度薄,但是卻一點(diǎn)都不脆弱,這是翅膀上那些“脈絡(luò)”帶來(lái)的。

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蜻蜓翅膀上有著縱橫的經(jīng)脈,這些經(jīng)脈將蜻蜓的翅膀分割成了一張“網(wǎng)”,而網(wǎng)眼的形狀一般是五邊形或者六邊形,能夠保持結(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定,讓蜻蜓的翅膀在惡劣環(huán)境和高速飛行中能夠保持完整。

蜻蜓是一種在水中產(chǎn)卵的昆蟲(chóng),但是它的翅膀卻并不會(huì)因此而被沾濕,這是因?yàn)轵唑殉岚虺私Y(jié)構(gòu)上的穩(wěn)定之外,它本身從材質(zhì)也具有疏水、疏油、疏塵性,能夠一直保持干燥和清潔,確保時(shí)時(shí)刻刻都處在最好的飛行狀態(tài)。除了翅膀本身之外,蜻蜓飛行的靈活性則是其控制翅膀的肌肉帶來(lái)的。

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蜻蜓的四只翅膀分別由身上不同的肌肉控制,因此可以做出不同的動(dòng)作,讓四個(gè)翅膀之間的位置、方向都不同,從而達(dá)到在飛行過(guò)程中隨意改變方向和速度的能力。

這一點(diǎn)也是蜻蜓的“絕活”之一,作為一種肉食性的昆蟲(chóng),這個(gè)能力可以讓蜻蜓在發(fā)現(xiàn)獵物之后馬上根據(jù)對(duì)方的位置和方向做出反應(yīng),讓它成為了同體型昆蟲(chóng)中的頂級(jí)“獵手”

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蜻蜓的強(qiáng)大的捕獵能力

上文雖然介紹了蜻蜓強(qiáng)大飛行技巧的來(lái)源,但是還沒(méi)有具體說(shuō)出蜻蜓飛行能力強(qiáng)大的例子。我們常說(shuō)“蝴蝶飛不過(guò)滄海”,但是同為昆蟲(chóng)的蜻蜓卻可以辦到。

根據(jù)科學(xué)家們的調(diào)查和研究,一種分布在世界各地的蜻蜓黃蜻,能夠跨越大洋進(jìn)行遷徙,其飛行的最長(zhǎng)距離達(dá)到了5000多公里,這是很多鳥(niǎo)類都辦不到的。而且蜻蜓不光耐力驚人,它們飛行的速度也絲毫不弱,能夠達(dá)到每小時(shí)50公里左右,對(duì)于這個(gè)體型的生物來(lái)說(shuō),算是十分驚人的水平。

飛行界的王者:蜻蜓,科學(xué)家研究多年仍未完全搞清其奧秘的圖8

蜻蜓作為一位“掠食者”,其捕獵的成功率相當(dāng)引人注目。我們知道蜻蜓主要的獵物,也就是蚊子的飛行技巧也十分不俗,并且它們還有著細(xì)小的體型和低調(diào)的顏色,很難被發(fā)現(xiàn)。但是,蜻蜓捕獵蚊子的成功率卻達(dá)到了百分之九十五,這不單單是因?yàn)轵唑训娘w行能力高超,還因?yàn)轵唑延兄?strong>強(qiáng)大的視力,能夠在各種情況下發(fā)現(xiàn)獵物的存在。

它們的每一只復(fù)眼由大約28000只小眼睛組成,這些小眼睛就相當(dāng)于兩萬(wàn)多個(gè)測(cè)速器,能夠提供精密的信息和廣闊的視野,也就是說(shuō)除了正后方的一小塊盲區(qū)之外,蜻蜓幾乎都能夠清楚看見(jiàn)每個(gè)方向

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蜻蜓的幼年生活

蜻蜓和它的獵物蚊子一樣,都將自己的卵產(chǎn)在水中,這個(gè)過(guò)程被人們稱之為“蜻蜓點(diǎn)水”。蜻蜓的幼蟲(chóng)需要在水中生活相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,根據(jù)品種不同,從一兩年到五六年的都有。

蜻蜓的幼蟲(chóng)看起來(lái)像是水虱,但是卻比水虱要更加兇猛,主要以水中的各種小型生物為食,不僅有各種昆蟲(chóng)的幼蟲(chóng)、兩棲生物(如蛙類)的幼體,甚至還有小型魚(yú)類。因此可以說(shuō),蜻蜓從小就是一種兇猛的“殺手”。

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蜻蜓的成長(zhǎng)之所以需要這么長(zhǎng)的時(shí)間,是因?yàn)樗鼈冃枰?jīng)過(guò)多次的“蛻變”。蛻皮確實(shí)是很多昆蟲(chóng)在成熟的過(guò)程中必須經(jīng)過(guò)的階段,但是蜻蜓的蛻皮卻格外漫長(zhǎng)而艱難,要經(jīng)過(guò)整整17次的蛻皮才能夠成為一只成熟的蜻蜓

相對(duì)于它們的獵物蚊子來(lái)說(shuō),蜻蜓的繁殖能力確實(shí)要弱得多,正因如此,蜻蜓如此之高的捕獵成功率下,蚊子才能夠繼續(xù)在這個(gè)世界上保有龐大的種群數(shù)量,這都是強(qiáng)大的繁殖能力帶來(lái)的好處。

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人類在蜻蜓身上學(xué)到了什么?

盡管科學(xué)家們多年來(lái)一直研究蜻蜓的各部分構(gòu)造,但是至今都沒(méi)能夠完全弄清楚蜻蜓的奧秘。這種昆蟲(chóng)經(jīng)過(guò)了數(shù)億年進(jìn)化,盡管它們本身并不懂得什么空氣動(dòng)力學(xué)、生理學(xué),但是本身對(duì)于環(huán)境不斷適應(yīng)讓它們能夠持續(xù)演進(jìn),最終成為飛行界的王者。

人類文明是在很短的時(shí)間內(nèi)發(fā)展起來(lái)的,我們對(duì)于各種理論的研究,讓我們的進(jìn)步速度比自然的進(jìn)化要快得多。比如,我們從蜻蜓的翅膀結(jié)構(gòu)上就找出了改進(jìn)飛機(jī)的方法。

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在飛機(jī)的飛行過(guò)程中,很容易因?yàn)闅饬鞯臄D壓形成的彈力,而讓機(jī)翼發(fā)生“顫振”,從而產(chǎn)生形變,甚至直接斷裂,造成嚴(yán)重的飛行事故。這個(gè)問(wèn)題曾經(jīng)多次造成悲劇,而設(shè)計(jì)者們?cè)诿鎸?duì)這個(gè)問(wèn)題時(shí)卻一籌莫展。

蜻蜓的翅膀形狀和機(jī)翼有一定相似性,但是人們發(fā)現(xiàn)蜻蜓在飛行的時(shí)候并不會(huì)發(fā)生顫振現(xiàn)象。于是人們對(duì)其進(jìn)行了研究,發(fā)現(xiàn)是蜻蜓翅膀上一個(gè)“不起眼”的結(jié)構(gòu)起到了關(guān)鍵作用,這個(gè)部件被稱為“翼眼”

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“翼眼”其實(shí)就是在蜻蜓翅膀前端的一個(gè)加厚的部分,起到了增加重量的作用,這個(gè)結(jié)構(gòu)能夠在高速飛行中消除顫振現(xiàn)象。于是人類設(shè)計(jì)師嘗試著在一些特別容易發(fā)生顫振的飛機(jī)的機(jī)翼前端加上一個(gè)和蜻蜓翼眼類似的負(fù)重結(jié)構(gòu),這樣就解決了一部分機(jī)型的顫振問(wèn)題。

當(dāng)然,也并不是所有的機(jī)翼顫振問(wèn)題都能夠通過(guò)這種方式來(lái)解決,其他機(jī)型的問(wèn)題還需要在之后的改進(jìn)設(shè)計(jì)中繼續(xù)研究。說(shuō)不定,今后我們還能夠從蜻蜓的身上找到更多的能夠幫助我們社會(huì)進(jìn)步的知識(shí),這正是大自然的神奇之處

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結(jié)語(yǔ)

對(duì)于大多數(shù)人來(lái)說(shuō),蜻蜓只是一種生活中常見(jiàn)的普通昆蟲(chóng),但是研究昆蟲(chóng)的人卻能夠感受到大自然在億萬(wàn)年的進(jìn)化過(guò)程中給予了這種小小生物多么精妙的生理結(jié)構(gòu)。其實(shí),我們?nèi)祟惖纳眢w同樣精妙,同時(shí)還比昆蟲(chóng)更加復(fù)雜,因此我們也需要持之以恒地研究我們自己的生理結(jié)構(gòu),去解決那些困擾著我們的問(wèn)題

比如,人體的各種疾病、還有我們不可抑制的衰老和死亡,都是我們想要改善甚至徹底“解決”的問(wèn)題。要想“跨越”這些問(wèn)題,首先就要了解現(xiàn)象的成因,這樣才能夠讓我們找到方法。相信在今后,我們的研究者還可以利用人類的智慧繼續(xù)讓這個(gè)種族加速前進(jìn),用更短的時(shí)間去完成那些大自然需要成千上萬(wàn)年才能夠做到的事情。

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源自:網(wǎng)易自媒體平臺(tái)“網(wǎng)易號(hào)”


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