每到夏季,蒼蠅就會鉆到你家廚房中亂串,讓你一陣心煩,每當(dāng)你拿起一本雜志或者其他東西想拍打蒼蠅時,你的動作總會落后蒼蠅半拍,無論你有多快,總有比你更快的蒼蠅??茖W(xué)家利用超高速攝影機,揭示了蒼蠅在空中的機動能力,其論文發(fā)表在2021年1月13日的《英國皇家學(xué)會學(xué)報 B》上。
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研究人員選取的對象是生活中常見的家蠅,以及其他幾種蒼蠅類型,家蠅歸類為雙翅目蠅科,雙翅目的蒼蠅其后翅膀演變?yōu)榧毿〉陌魻罱Y(jié)構(gòu),通過后翅的震動可以感知身體平衡狀態(tài),從而幫助蒼蠅在飛行過程中穩(wěn)定身體。摘除后翅的蒼蠅將失去飛行方向性,飛行穩(wěn)定性大大降低,且不能垂直降落。
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起飛時間
超高速攝影機以每秒3000幀的速度記錄了蒼蠅的起飛動作和飛行姿態(tài),發(fā)現(xiàn)雙翅目蒼蠅的起飛速度是其他蒼蠅的五倍,而且起飛過程只需要拍打一次翅膀,平均起飛時間為0.007秒,最慢的也不會超過0.014秒,而其他非雙翅目蒼蠅最慢起飛時間為0.039秒,大約需要拍打4次翅膀。
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飛行機動性
研究人員稱,蒼蠅在躲避危險起飛時,總是在速度和平衡之間權(quán)衡,一旦起飛完成,在空中的蒼蠅將擁有超高的機動性,其中家蠅能在0.01秒內(nèi)改變飛行航行,這比人類眨眼還快50倍,而且蒼蠅的翅膀能產(chǎn)生足夠的力量,讓它在空中迅速地躲避危險。
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曾在華盛頓大學(xué)研究飛行生物力學(xué)的弗洛里安·穆伊雷斯稱:蒼蠅的身體可以卷成90度,以最大限度發(fā)揮空中機動性能,快速躲避捕食者。
特殊的視覺
蒼蠅之所以有如此之快的反應(yīng)速度,其特殊的視覺系統(tǒng)是關(guān)鍵,家蠅的復(fù)眼有大約4000個小眼,復(fù)眼雖然降低了分辨率,但是讓蒼蠅擁有極快的閃光融合率(類比顯示屏的圖像刷新率)。
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人眼平均的閃光融合率約為60,如果眼前的物體運動速度過快,就會導(dǎo)致人眼的視覺系統(tǒng)跟不上,于是我們看到的物體就是模糊的,分不清細節(jié)。
來自英國劍橋大學(xué)細胞神經(jīng)科學(xué)的教授羅杰·哈迪,將電極植入家蠅復(fù)眼的感光器中,測試其閃光融合率大約為每秒400次,這比人眼快了6倍多。這就意味著,我們看快速運動的物體是模糊的,但是在蒼蠅眼中就是慢動作,24幀率的視頻在蒼蠅眼中就如我們看PPT,只是分辨率大大降低了,但是對于蒼蠅來說,速度比分辨率更重要。
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研究還顯示,家蠅的復(fù)眼擁有更廣的視角范圍,不需要轉(zhuǎn)頭就能看清360度的視角,起飛前200毫秒(0.2秒)就能通過視覺觀察到危險,從而調(diào)整好姿態(tài)并預(yù)判飛行方向和位置。
以上這些研究結(jié)果,說明蒼蠅在速度上遠快于人類,所以我們很難拍打到它,當(dāng)然我們可以借助一些滅蠅工具,比如蒼蠅拍就能大大提高你拍到蒼蠅的幾率。
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