每到夏季,蒼蠅就會(huì )鉆到你家廚房中亂串,讓你一陣心煩,每當你拿起一本雜志或者其他東西想拍打蒼蠅時(shí),你的動(dòng)作總會(huì )落后蒼蠅半拍,無(wú)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(dòng)能力,其論文發(fā)表在2021年1月13日的《英國皇家學(xué)會(huì )學(xué)報 B》上。
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研究人員選取的對象是生活中常見(jiàn)的家蠅,以及其他幾種蒼蠅類(lèi)型,家蠅歸類(lèi)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構,通過(guò)后翅的震動(dòng)可以感知身體平衡狀態(tài),從而幫助蒼蠅在飛行過(guò)程中穩定身體。摘除后翅的蒼蠅將失去飛行方向性,飛行穩定性大大降低,且不能垂直降落。
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起飛時(shí)間
超高速攝影機以每秒3000幀的速度記錄了蒼蠅的起飛動(dòng)作和飛行姿態(tài),發(fā)現雙翅目蒼蠅的起飛速度是其他蒼蠅的五倍,而且起飛過(guò)程只需要拍打一次翅膀,平均起飛時(shí)間為0.007秒,最慢的也不會(huì )超過(guò)0.014秒,而其他非雙翅目蒼蠅最慢起飛時(shí)間為0.039秒,大約需要拍打4次翅膀。
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飛行機動(dòng)性
研究人員稱(chēng),蒼蠅在躲避危險起飛時(shí),總是在速度和平衡之間權衡,一旦起飛完成,在空中的蒼蠅將擁有超高的機動(dòng)性,其中家蠅能在0.01秒內改變飛行航行,這比人類(lèi)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(chēng):蒼蠅的身體可以卷成90度,以最大限度發(fā)揮空中機動(dòng)性能,快速躲避捕食者。
特殊的視覺(jué)
蒼蠅之所以有如此之快的反應速度,其特殊的視覺(jué)系統是關(guān)鍵,家蠅的復眼有大約4000個(gè)小眼,復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(lèi)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(dòng)速度過(guò)快,就會(huì )導致人眼的視覺(jué)系統跟不上,于是我們看到的物體就是模糊的,分不清細節。
來(lái)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(zhù),我們看快速運動(dòng)的物體是模糊的,但是在蒼蠅眼中就是慢動(dòng)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(lái)說(shuō),速度比分辨率更重要。
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研究還顯示,家蠅的復眼擁有更廣的視角范圍,不需要轉頭就能看清360度的視角,起飛前200毫秒(0.2秒)就能通過(guò)視覺(jué)觀(guān)察到危險,從而調整好姿態(tài)并預判飛行方向和位置。
以上這些研究結果,說(shuō)明蒼蠅在速度上遠快于人類(lèi),所以我們很難拍打到它,當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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