懸停比向前飛要難得多,蝙蝠和鳥類如何克服轉換困難
向前飛已經夠困難的了,但不飛行只是懸停,更難。不過,大多數蝙蝠和鳥類都能在短短几秒鐘內完成這項壯舉。
圖源:GLENN BARTLEY
斯坦福大學的宇航工程師和生物學家David Lentink說,懸停意味著失去一種有用的空氣動力學本能。當蝙蝠或鳥向前飛時,它的身體運動會使空氣在翅膀周圍流動,並以此輕鬆獲得升力。對於蝙蝠和鳥類的動物來說,這是一個很大的幫助。如果沒有這種推動,「你將不得不用你的翅膀來移動周圍所有空氣,」他說。「這樣你每秒都在消耗的能量,像蜂鳥一樣來回擺動翅膀,這種能量消耗是巨大的。」
圖源:GLENN BARTLEY
那麼,脊椎動物如何管理這項工作呢?為了直接測量翼拍力,倫廷克的博士生里弗斯·英格索爾花了三年時間,在地板和天花板上製造了一個帶有響應靈敏感測器的飛行室。當一隻鳥或蝙蝠在室內盤旋時,感測器可以每隔200秒測量一次小於一納米的顫動,這種顫動是由翅膀抖動的空氣引起的。一旦儀器的精緻技術奇蹟得以完善,研究人員就把它裝進裝運箱中,並把它送往6000多公里外的哥斯大黎加荒野。
《科學進展》
英格索爾盡其所能地對17種盤旋的蜂鳥和3隻蝙蝠進行了直接測量,其中包括帕拉斯的長舌蝠。
《科學進展》
帕拉斯的蝙蝠特別喜歡蜂鳥啜飲,就像蜂鳥一樣。鳥與蝙蝠的翼拍,有明顯差異。蜂鳥有強大的下潛和向上飛的力,在轉向時部分翅膀幾乎向後。研究人員在9月26日的《科學進展》雜誌上報道說,這種轉向扭曲提供了鳥類保持在高空飛行所需的能量的四分之一。蝙蝠在上沖時會使出稍微多一點的提升力,而不是劇烈地盤旋力。
《科學進展》
蝙蝠翅膀的面積比蜂鳥翅膀的面積要大得多。但蝙蝠每公斤體重的懸停力和蜂鳥一樣。
《科學進展》
高速飛行錄像記錄了托馬斯食果蝙蝠的翅膀運動,它們主要依靠下行衝力將自己盤旋在空中。但是,蜂鳥可以扭曲它們的翅膀,給懸停一個助力。
本文根據外國媒體近期報道編寫。
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