有翅膀不等於會飛,在有翅膀的生物中,最不應該會飛的就是昆蟲

2020-11-27 科學信仰

飛行曾是人類數千年以來的夢想,當然,從萊特兄弟發明飛機開始,人類便藉助於科學的力量飛上了天空,甚至衝出了地球。

飛行的夢想對於人類而言,曾是如此的困難重重,但有很多生命,它們從一出生便能夠翱翔於天空,比如鳥類和昆蟲。既然說到了昆蟲,那麼昆蟲為什麼會飛呢?你可能會認為昆蟲有翅膀,所以當然應該會飛,但實際上並不是這樣的,有翅膀並不等於會飛。最顯而易見的例子,鴕鳥和家養的雞就都不會飛。

你可能會說,鴕鳥和家雞的身材都太過肥碩了,那小小的翅膀沒有足夠的力量讓它們的身子飛起來,沒錯,你想的完全正確,而昆蟲不應該會飛也是出於同理。對於大多數昆蟲而言,它們的翅膀和體重都不成正比,特別是蜜蜂,無論如何它們的翅膀也不可能有足夠的力量讓這麼重的身子飛起來。

昆蟲是怎麼飛上天的

地球上所有的生物都是逐步進化而來的,昆蟲自然也不例外,而昆蟲的祖先其實並不會飛。在距今3.5億年前的古生代,昆蟲的祖先就生活於此。生物進化的唯一目的就是生存,而生存包含著兩個內容,一個是捕獵,另一個則是躲避天敵,對於古生代的昆蟲祖先而言,無論是捕獵還是躲避天敵,都不需要飛到天上去,於是它們就安心地在陸地上生活,那時的它們身上並沒有翅膀,而只有翅膀的雛形,附翅。

既然不需要飛上天空,為什麼會長有翅膀的雛形呢?那其實並不是用來飛的,附翅位於昆蟲的胸腔部位,它的構造很有利於吸收陽光的熱量,它就相當於一個熱量存儲器,在白天收集熱量,而在夜晚來臨時幫助昆蟲抵禦氣溫的下降。

昆蟲的祖先並不知道,此時在海洋之中,生物們也在緊鑼密鼓地進化著,很快,它們便會從海洋來到陸地。

隨著兩棲動物和爬行動物登上歷史的舞臺,昆蟲的天敵一下變得多了起來,而且這些天敵過於強大了。面對這些強大的敵人,昆蟲只能夠跑,跑得不夠快,就開始跳。跳躍的確是一種不錯的躲避手段,它能夠在千鈞一髮之際讓昆蟲免於滅頂之災。

慢慢地,一些昆蟲發現,在跳躍的時候拍打附翅能夠增加跳躍的距離,於是昆蟲的胸部肌肉逐漸變得發達,附翅也開始發育,越來越大,終於成為了翅膀,昆蟲通過快速拍打翅膀不僅能夠讓自己跳得更遠,還能夠讓自己飛上藍天。有了翅膀的昆蟲能夠有效躲避天敵的捕食,避免了滅絕的命運。

昆蟲為什麼能飛上天

拍打翅膀,飛上藍天,看似理所當然的事情,其實卻隱含著令人費解的謎團。因為昆蟲的飛行似乎並不符合空氣動力學的原理,它們的翅膀太過輕薄,肌肉力量十分有限,而身體卻很大很重,按理說根本不可能飛得起來,特別是蜜蜂,小巧的翅膀與巨大的身軀形成了鮮明的對比。

那麼它們是怎麼飛起來的呢?很顯然,昆蟲的飛行方式與人類所製造的飛機以及鳥類的飛行方式是截然不同的,如果鳥類像昆蟲那樣去拍打翅膀是根本辦不到的,因為它們無法提供那麼多的氧氣給肌肉。而如果飛機像昆蟲那樣扇動翅膀,那麼一定會因產生的空氣漩渦而墜落。所以從空氣動力學誕生伊始,科學家們就開始研究昆蟲的飛行方式,現在總算是有了一點眉目。

在反覆研究昆蟲飛行的影像資料以及用機械模擬昆蟲的飛行方式後,研究人員發現了昆蟲飛行的奧秘可能就是氣旋。

當昆蟲上下振動翅膀的時候會形成一個與翅膀平行的氣旋,翅根處螺旋很小,越接近翅尖就越大,也就是說氣旋從翅根到翅尖是逐漸減弱的趨勢,而這樣的氣旋會在昆蟲拍打翅膀的過程中不斷產生,為昆蟲提供源源不斷的上升動力。

而昆蟲獨有的呼吸方式為肌肉提供了足夠的供養。昆蟲通過身體上的氣孔直接將氧輸送到肌肉,所以效率極高,是人類通過肺部呼吸,再經由血紅蛋白傳送氧氣效率的數十萬倍。所以昆蟲才能夠擁有這種其它動物望塵莫及的拍打翅膀的方式,而且這對於昆蟲來講應該是一件很輕鬆的事情。人類對於昆蟲飛行的奧秘只是略窺門徑,關於昆蟲如何在飛行過程中控制身姿、懸停以及應對風向和風速的變化等問題,人類還所知甚少。#百家探索#

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