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昆虫报道 转载 2 附PDF
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亿年前琥珀现奇特苍蝇：头上长角生5只眼
作者：孝文来源：新浪科技发布时间：2009-10-29 15:29:11
这种独角蝇长有一对巨大的复眼，与今天的很多昆虫类似。
包在琥珀内的独角蝇。
这块琥珀的年代可追溯到大约9700万年至1.1亿年前。
据美国生活科学网报道，科学家最近在缅甸胡康河谷的一座矿山中发现一块大约9700万年至1.1亿年前的琥珀，其中包裹着一只长相奇特的远古苍蝇。它的头上长有1个角并且生有5只眼睛，很容易发现捕食者的踪影；其中有一对巨大的复眼，与今天的很多昆虫类似。
研究人员表示，当时胶粘的树液滴落到这只苍蝇身上，使其生动逼真的细节特征得以保存而后逐渐硬化。
这种新发现的物种现在被称之为“Cascoplecia insolitis”，能够让科学家更好地了解古代生态系统以及动物居民的细节。美国俄勒冈州大学动物学教授、研究员小乔治·波伊纳表示：“所发现的其它任何昆虫均不拥有类似这样的角，而长角的动物中也没有一个在顶部生有这些眼睛。”在《白垩纪研究》（Cretaceous Research）杂志上，波伊纳宣布发现苍蝇家族的这个新成员。
角和眼睛赋予这种苍蝇强大的视力，使其更适于在森林地区生存。波伊纳在接受采访时说：“我认为这个角用于支撑3只单眼，帮助它们更容易发现逼近的危险。”他指出，危险可能来自于生活在古代缅甸森林的蟑螂、捕食性昆虫、合掌螳螂、蜥蜴等捕食者。
独角古蝇其它一些怪异特征包括S形节状触角、异乎寻常的长腿以及退化的颚。长腿可帮助它们在花朵上爬行，退化的颚则导致它们只能啃咬非常小的食物颗粒。在独角蝇腿上发现的花粉粒说明，这种昆虫主要以花朵为食。波伊纳说：“它们可能是一群温顺的小生灵，主要以小型热带花卉的花粉和花蜜为食。”
在恐龙仍旧生存的时代，独角蝇的这种怪异可能有其合理的一面。波伊纳说：“那是一个白垩纪初期即将结束的时代，当时大量进化适应正在上演。角和多只眼睛一定让这种昆虫在非常微小的花朵上获得一种优势，但随着体积更大的花出现，这种优势不复存在，它们也因此走向灭绝。独角蝇是白垩纪时期的古怪动物之一，它们显然在进化道路上走进死胡同。”
东西方蜜蜂亲缘行为关系研究取得新进展
东方蜜蜂和西方蜜蜂是两个不同的种，二者的亲缘关系很近，但是二者的蜂王和幼虫均具有不同的遗传物质和气味信息素，蜜蜂的气味信息素对蜜蜂的社会行为和行为方式起到非常重要的作用。建立东方蜜蜂和西方蜜蜂的混合饲养蜂群，为研究东方蜜蜂和西方蜜蜂这两个近缘物种间的相互关系提供了一个很好的模式。
近日，中科院西双版纳热带植物园协同进化组的高级访问学者谭垦教授等，通过测试和分析东方蜜蜂蜂王和西方蜜蜂蜂王的蜂王信息素主要成分的组成和差异，研究蜂王在混合饲养蜂群内对异种工蜂卵巢发育的抑制作用，并探讨了当混合蜂群失去蜂王后，两种工蜂对异种蜜蜂卵和幼虫气味的识别和反应机制。研究结果表明：东方蜜蜂和西方蜜蜂的蜂王信息素的主要成分虽然没有明显的差异，但是蜂王在混合饲养蜂群内对异种工蜂卵巢发育的抑制作用明显减弱，东方蜜蜂的工蜂的卵巢发育比西方蜜蜂工蜂的卵巢发育更活跃。该研究进一步证实了“蜜蜂蜂王诚实信号”的假说。相关研究结果在国际知名期刊《行为生态学》（BEHAVIOURAL ECOLOGY）上发表。
谭垦2007年8月至2009 年7月在版纳植物园的热带雨林生态系统研究与管理开放实验室（现中国科学院热带森林生态学重点实验室）任高级访问学者期间，主要开展了以下工作：一是蜜蜂对胡蜂捕食的防御行为协同进化研究；二是环境对蜜蜂昆虫个体发育的影响研究，该研究为探讨环境和遗传对蜜蜂昆虫的个体发育影响和作用提供了一种新的方法；三是环境对蜜蜂生物发育的影响及蜜蜂对有毒植物授粉的关系；四是蜜蜂行为生态学、生物地理学及系统发育学研究等。这一系列实验结果已陆续发表在BEHAVIORAL ECOLOGY 、NATURWISSENSCHAFTEN 、JOURNAL OF CHEMICAL ECOLOGY、INSECT SOCIAUX 和APIDOLOGIE 等国际期刊上。（中科院西双版纳热带植物园）
《细胞》：科学家用激光在果蝇大脑中塑造记忆
科学家用激光在果蝇大脑中创造了记忆。
通过将一束激光照进果蝇的大脑，科学家们从无到有创造出了一些新的记忆。英国伦敦皇家学院的神经科学家Simon Schultz表示，这是一项“令人惊讶的研究工作”。
记忆的形成是非常简单的，就是对那些很糟糕的并且需要避免的特殊刺激的联想。作为形成这种联想的第一步，英国牛津大学的神经科学家Gero Miesenbock和同事对果蝇究竟是喜欢3-辛醇（OCT）还是4-甲基环己醇（MCH）的气味进行了研究。接下来，研究小组在任意一种气味出现的时候，对果蝇进行了电击。自然而然地，这些果蝇开始逃避与这些气味有关的电击，即便是它们最初喜欢的气味也是如此。
Miesenbock和同事随后想要搞清的是，他们能否在不用电击的前提下让果蝇讨厌一种气味。为了实现这一目标，研究人员向果蝇大脑的不同神经回路中注射了一种转基因版本的ATP（细胞能量的一种来源）。这一次，当果蝇遇到OCT或MCH的气味时，研究人员便会向它们的大脑中反射一束激光。这一过程释放了转基因的ATP，进而激活了能够释放多巴胺——一种被认为能够在果蝇中形成令人厌恶的记忆的神经传递素——的神经细胞。毫无疑问，在OCT或MCH气味存在的情况下，暴露在激光下的果蝇会开始回避这些气味，就像它们被电击了一样。
更多的实验使得研究人员能够将这种负面强化效果限制在果蝇大脑中的仅仅12个神经细胞中。研究人员在最新出版的《细胞》杂志上报告了这一研究成果。
Schultz表示，研究人员正在给实验室小鼠中使用这种激光方法，因此这些发现在哺乳动物中进行测试的时间并不会等得太久。尽管这只是一个遥远的前景，但Schultz已经开始思索这项工作如何对人类产生帮助。他说：“想象一下，当你需要记住一些信息时，例如一首莎士比亚的十四行诗，或你的汽车修理手册，或许你可以吃下一粒小药丸。”
Nature：绛色细胞对果蝇性吸引力的影响
众所周知，物种内及物种间的社会互动依赖于化学沟通，但其中所涉及的编码却隐藏在信息素的复杂混合物中。现在，Billeter等人通过基因方法去除了黑腹果蝇表皮中产生烃类信息素的细胞（即绛色细胞），从而形成用以研究化学沟通的一种“空白状态”。令人吃惊的是，没有绛色细胞的果蝇不管是公是母对于雄性果蝇来说都极有性吸引力，甚至对来自一个不同种的雄性也有吸引力。用不同的合成化学药剂喷洒这些果蝇，可以恢复正常的社会和物种界线。（生物谷Bioon.com）
名词解读：
绛色细胞（oenocyte）
绛色细胞是昆虫体内一种由皮细胞转化而来的细胞，一部分在皮细胞中，一部分游离在体腔中，多在气门周围，与中间代谢有关。它的作用很多，如分泌激素，参入脱皮，卵巢的发育等等。
美科学家首次成功遥控机械昆虫飞行
作者：孝文来源：新浪科技发布时间：2009-10-15 14:28:24
机械昆虫
机械甲虫本身能“充当人员或陆上机器人不易靠近的地点的向导”
据国外媒体报道，一个由美国五角大楼资助的机械昆虫研发项目的测试日前取得成功，在科学家当中引发了浓厚的兴趣。
美国加州大学伯克利分校的开发人员对“机械甲虫”的测试取得了成功。视频片段显示，一名男子通过笔记本电脑，遥控甲虫在房间到处“飞行”。它一度被拴在透明塑料板上，微小的肢体随操作人员的操纵杆不断颤动。开发人员迈克尔·马哈尔比兹(Michel Maharbiz)和佐藤隆(Hirotaka Sato)在接受最新一期《神经科学前沿》杂志采访时说：“我们通过一个安装有无线电的可植入微型神经刺激系统，演示了对昆虫自由飞行的遥控。”
据英国谢菲尔德大学机器人技术和人工智能学教授诺埃尔·萨基(Noel Sharkey)介绍，尽管控制诸如蟑螂等昆虫的尝试并不是什么新鲜事，但这却是研究人员首次成功遥控飞行昆虫。最令他好奇的是，加州大学伯克利分校的研究最终将应用于军事领域。据悉，开发人员在甲虫处于蛹期生长阶段时向其植入电极。
萨基教授表示：“之所以这样做，是因为我们对纳米技术已有了更深入的了解，可以制作出能让我们做到这一点的微型探测器。将电子装置植入其神经系统控制肌肉，当它飞行时，如果你多给左侧的肌肉施以更多力量，它的飞行就会变得困难起来，这可以让你控制它的飞行方向。”
加州大学伯克利分校的研究团队使用的甲虫来自喀麦隆，有人手掌那么大，这让萨基迷惑不解。他说：“电子装置太重，小甲虫就无法携带其飞行。他们可以遥控甲虫的肌肉，但甲虫其实不能飞起来，我不太清楚他们是如何做的。我们谈论的是飞机或飞机模型等飞行物体的有效载荷，即它停留在空中时所能携带的有效载荷。”
“既然有了这些大个昆虫，他们就可以将电子仪器植入它的身上。例如，由于这项研究将应用于军事领域，它必须要携带GPS接收器和发射器，以便他们可以辨别飞虫所在的方位。”萨基还介绍说，如果没有安装适当镜头的摄像机，“机械甲虫”并不能顺利完成侦察任务。他说：“按照当前法律规定，使用这种装置法完全不合法。其他的用途还包括携带某种化学和生化武器，所以，个人可以从事暗杀活动了。”
加州大学伯克利分校的研究团队在研究报告中写道，机械甲虫可以充当“小型飞行器”的有用模板。资助这项研究的美国国防高级研究计划局(DARPA)一直在研制纳米飞行器(NAV)。据国防高级研究计划局的官方网站介绍，纳米飞行器超小、超轻，长不足7.5厘米，重不到10克，“将为战斗人员提供史无前例的城市任务行动能力”。
加州大学伯克利分校的科学家表示，机械甲虫本身能“充当人员或陆上机器人不易靠近的地点的向导”。除了甲虫，他们还在研究苍蝇、飞蛾、蜻蜓，因为“它们都具有无与伦比的飞行能力，以及人们了解越来越深入的肌肉和神经系统”。萨基教授承认，这种概念变成现实或许还需要10年或20年的时间。
他笑着说：“这确实是令人毛骨悚然的家伙。我现在还能笑得出来，但这的确是一种危险的工具。还记得怀特兄弟吗？在很多喜剧电影中，当怀特兄弟尝试驾驶飞机飞行时，每一个人都嘲笑他们。现在，机械甲虫就处于这个阶段。”无论美国五角大楼的无人机舰队最终是否会装备昆虫发射或侦察飞行器，加州大学伯克利分校的研究都会增加我们对飞行的理解。萨基说：“揭示昆虫飞行动力学和生物力学之谜大有裨益。相比于军方，科学家从中获取的知识和经验会更多。”
一种细菌可感染蚊子减少其传播疾病能力
作者：黄堃来源：新华网发布时间：2009-10-3 15:40:40
蚊子是多种寄生虫的传播载体。英国科研人员最近发现，用一种特殊细菌感染蚊子，不仅可缩短其寿命，还能促使蚊子的免疫系统攻击寄生虫，从而有助于防控淋巴丝虫病。
英国牛津大学10月2日发布新闻公报说，以前曾有研究发现，一种沃尔巴克氏菌可使蚊子的寿命缩短一半，而淋巴丝虫病的病原虫需要在蚊子体内繁衍一段时间才能达到使人患病的程度，缩短蚊子的寿命就相当于降低这些病原虫繁衍到致病程度的几率。
牛津大学的研究者发现，当蚊子感染沃尔巴克氏菌后，蚊子的免疫系统还会受到“调动”，对淋巴丝虫病的病原虫等进行攻击。在一些被该细菌感染的蚊子体内，相关病原虫的数量仅相当于它们在普通蚊子体内的15%。
研究人员说，他们的发现说明，可以用沃尔巴克氏菌来防控淋巴丝虫病。在下一阶段，科研人员将关注能否用这种细菌来帮助防控同样由蚊子传播的疟疾等疾病。
牛津大学的研究者介绍说，全球目前有1亿多人感染淋巴丝虫病，在热带地区这一疾病的传播尤为严重。这种病会导致患者淋巴组织肿大，在有些情况下会使皮肤增厚，表面粗糙，甚至硬得如同大象的皮肤，故又称象皮病。
这项研究的相关报告发表在最新一期美国《科学》杂志上。
Trends in Ecology & Evolution：蜜蜂跳舞传信息？
据英国《新科学家》杂志报道，1946年，德国生物学家卡尔·冯·弗里希(Karl von Frisch)破译蜜蜂跳舞所蕴含的信息的时候，连他自己对蜜蜂能够有如此聪明的举动也感到怀疑。1973年获得诺贝尔生理学奖的时候，他在演讲中表示：“有部分科学家对蜜蜂能够通过跳舞来传递食物信息这一发现表示怀疑，这是可以想象得到的。就我个人来说，在最初的时候，我也曾对我的发现表示过疑问。”
然而，在最终经过一系列的实验之后，蜜蜂通过摇摆舞来指明食物方位的科学理论逐渐成为了既定事实。多数研究人员在此之后也不再研究为何蜜蜂会以这种方式来交流，而是把研究重点放在了这种交流方式是如何产生和演变的这一论题上。
按照弗里希的描述，蜜蜂回巢后，会在蜂巢上右一圈、左一圈地跳起“8”字形的圆舞。在跳“8”字形舞蹈的直线阶段时，蜜蜂会不断的振动翅膀，发出嗡嗡声，同时腹部还会左右摆动，这部分舞蹈被称为“摇摆”。弗里希发现，这部分的舞蹈包含两部分有关食物地点的重要信息。
首先，摇摆的方向表示采集地点的方位，它的平均角度表示采集地点与太阳位置的角度。如果食物地点的位置是正对太阳，那么蜜蜂在跳舞的时候，其身体是纵向摇摆的；其次，第二个信息是有关食物的距离，而这是靠摇摆的持续时间来决定。蜜蜂摇摆的时间越长，说明食物地点越远，具体换算方法是距离每增加100米，蜜蜂摇摆的时间要增加75毫秒。这两部分信息弗里希称之为蜜蜂的“舞蹈语言”。
找到食物的蜜蜂通过跳舞这种方式，能够吸引蜂巢内其它蜜蜂的注意。这些蜜蜂在看到舞蹈后，会变得更加兴奋，而且会学其跳舞的方式。一旦它们把这段舞蹈看过5至6遍之后，就会立即飞往食物地点，就如同装了导航系统一样。蜜蜂的此种行为对于整个蜂巢的生存来说极为重要。
但是，近几年来，有部分科学家开始提出不同的观点。他们认为，蜜蜂的摇摆舞太完美了，简直不敢让人相信。他们虽然也认为这种舞蹈包含有食物地点等有关信息，但是舞蹈的重要性却被过分夸大。近期的一系列证据表明，尽管蜂巢内的其它蜜蜂能够同找到食物的那只蜜蜂一块，跳其所跳的摇摆舞，但它们经常无法成功破译舞蹈的具体含义。甚至有些时候，它们在看到有蜜蜂跳舞时，也仍然无动于衷。
英国苏塞克斯大学(University of Sussex)的克里斯托弗·格鲁特（Christoph Grüter）就表示：“目前，人们更倾向于蜜蜂舞蹈的重要性没有我们之前认为的那么大这种观点。”
格鲁特及其同事、阿根廷布宜诺斯艾利斯大学（University of Buenos Aires）的沃尔特·法里纳（Walter Farina）发现，在同找到食物的蜜蜂一同跳舞的那批蜜蜂中，有93%的蜜蜂未能理解这只蜜蜂表达的有关食物的信息，而是飞到有其他食物来源的地方。事实上，在很多情况下，蜜蜂通常都无法搞懂跳舞的蜜蜂所传递的信息。有些蜜蜂甚至看了超过50遍的舞蹈，并且几进几出蜂巢，但最终还是未能找到食物。
既然如此，为何以前的科学实验没有发现这点呢？格鲁特指出，以前有关蜜蜂摇摆舞的多数实验都是在非自然条件下实现的。科学家通常会使用人工食物来吸引蜜蜂，并且往往都将其放置在自然界食物来源较少的区域。在这种情况下，由于实验中的外部环境很单一，因而蜜蜂舞蹈的表现也很简单。但是在自然环境中，客观条件不尽相同，蜜蜂摇摆舞的表现也会根据环境的变化而发生改变。
因此，格鲁特表示，需要设计出能够比拟外部自然环境的实验条件，才能取得不同的结果。他指出：“如果我们提供给蜜蜂们不同种类、不同气味的食料，并尽量模仿春天户外环境，我们或许能够更加了解蜜蜂舞蹈的特性。”目前，科学家们已经执行了类似的实验，而他们的实验结果似乎也表明，在自然条件下，蜜蜂很少仅仅依靠摇摆舞来确定食物方位。
然而，并不是所有的科学家都打算接受摇摆舞重要性有所降低这种观点。美国伊利诺斯大学尔巴那香槟分校(University of Illinois at Urbana-Champaign)的Moushumi Sen Sarma 以及阿克塞尔·布罗克曼（Axel Brockmann）认为，已经有很多的研究表明摇摆舞对蜜蜂来说是非常重要的。而且通常情况下，蜜蜂在获悉摇摆舞信息后，也会按照舞蹈中的信息去找寻食物。Sen Sarma表示：“我们不认为这种观点存在争议。”
科学家们都一致认为人类目前还未掌握到摇摆舞的实质方面。如今大部分的研究都集中在摇摆舞所提供的信息层面，而对于模仿摇摆舞的那些蜜蜂，它们如何获知信息，科学家们还一无所知。要想了解摇摆舞到底对蜜蜂有多重要，解决这个问题是关键。布罗克曼表示：“我们只有在解决接受信息者如何接受信息这个问题，才能真正了解蜜蜂的交流行为。”
正如美国加州大学河滨分校(University of California，Riverside)的昆虫学家柯克·威司乔（Kirk Visscher）所称，在看到相同的舞蹈时，不同的蜜蜂可能从中获悉不同的信息。有些蜜蜂可能会去闻或者自身尝一下花蜜，而有些蜜蜂或许可以发现舞蹈的精确角度，也有的蜜蜂可能能够找到非常接近食物地点的距离。威司乔表示：“有现象表明，不同的蜜蜂同跳舞蜜蜂之间的有效距离会导致他们所获信息的不同。但是目前我认为我们并没有发现这个最有效位置。”
Science：君王蝶用触须来导航
来源EurekAlert! 2009-9-25 11:21:08
据9月25日的《科学》杂志报道说，帮助君王蝶迁徙的24小时不停走动的"时钟"在太阳于天空中移动的时候一直处于运行状态；与过去人们所以为的不同，该"时钟"位于这种蝴蝶的触须之中，而非其脑中。君王蝶在其秋季的从北美不同地区迁徙到墨西哥的过程中，它们会利用太阳的位置来计算它们应该前去的地方，并在一天的过程中，随着太阳位置的改变，其内置的"时钟"会校正它们所做的计算。君王蝶在其脑中确实也有一个生物钟。人们一般假设这一生物钟是该蝴蝶巡航时的主要计时装置。但在50年前的某些观察表明，该蝴蝶的触须起着更为重要的作用。
为了研究这一问题，Christine Merlin及其同僚用手术方法切除了某些君王蝶的触须，并将这些蝴蝶栓住，接着将它们放在一个飞行模拟器中在户外飞行。这些蝴蝶失去了它们正常的西南方向的导向，即使它们脑中的时钟分子仍然能够显示正常的时间。进一步的实验包括了将其它君王蝶的触须用黑色或透明的瓷漆覆盖。这些实验表明，该蝴蝶触须中的生物钟提供了主要的以太阳为罗盘导向的定时机制。正如一则相关的Perspective所提出的，人们对君王蝶触须中的生物钟与脑中的生物钟之间的联系之确切的性质仍然不清楚。 Merlin及其共同作者说，其它用太阳来导航的昆虫可能也以同样的方法来使用其触须。（生物谷Bioon.com）
美洲王蝶迁徙“导航仪”位于触角
每年10月底，上亿只美洲王蝶从美国东北部和加拿大南部，向西南方向飞越数千公里来到温暖的墨西哥中部林区繁衍，尔后自然死亡。来年3月，这些王蝶的后代会飞回原来的栖息地。美国研究人员9月24日公布的研究结果显示，指引王蝶迁徙的“导航仪”实际上位于其触角内，而不是此前普遍认为的大脑中。
为研究王蝶迁徙机制的秘密，美国马萨诸塞大学医学院教授史蒂文·里珀特等人首先切除了一些王蝶的触角，接着将这些王蝶放在一个户外飞行模拟器中，结果这些王蝶失去了向西南飞行的正常“航向”，而它们大脑中相关的分子循环并未发生变化，这说明王蝶触角内存在独立于大脑的“导航仪”。
研究人员随后将部分王蝶的触角用黑色涂料覆盖，以阻止触角感光，结果尽管这些王蝶的大脑能感受到阳光，但它们却无法根据太阳的移动而确定迁徙飞行的方向。而当研究人员用不影响感光的涂料覆盖王蝶触角后，王蝶仍能正确识别迁徙飞行方向。这说明触角的感光对其迁徙时的导航至关重要。
里珀特说，此前研究者已经知道，王蝶的触角是个很重要的器官，可帮助辨别气味、风向及声振，但这种触角在迁徙过程中的精确定位作用却是个吸引人的新发现。
研究人员认为，触角对其他利用太阳导航的昆虫可能也有重要作用。
这项研究成果于9月25日发表在新一期美国《科学》杂志上。（来源：新华网任海军）
《科学》：蝗虫翅膀飞行效率胜过钢铁机翼
作者：黄堃来源：新华网发布时间：2009-9-20 14:27:10
蝗虫的翅膀不但柔韧，而且其表面还有许多纹路和突起。一项最新研究显示，正是这些特征使蝗虫具有很高的飞行效率，与人类制造的平滑且坚硬的飞机机翼比起来，蝗虫翅膀在飞行效率上还要更胜一筹。
英国牛津大学日前发布新闻公报说，该校研究人员领导的一个小组对沙漠蝗虫的翅膀进行了研究。他们先用高速摄像机拍下蝗虫扇动翅膀的图像，然后在计算机上建立起三维空气动力学模型。结果发现，蝗虫翅膀上的纹路和突起，其翅膀在扇动时出现的变形，都使空气能够平滑地从翅膀表面流过，有助于高效飞行。
在确认这个计算机模型能很好地模拟蝗虫飞行特征之后，研究人员对该计算机模型进行了两次改变。一次是去掉翅膀表面上的纹路和突起，第二次则假设翅膀处于飞机机翼那样不但平滑而且坚硬的状态，结果发现翅膀的飞行效率越来越差。在同样的动力水平条件下，真实蝗虫翅膀的飞行效率是平滑坚硬的“模拟”翅膀的约1.5倍。
研究人员说，这也许能够帮助解释为什么小小的蝗虫能够进行洲际飞行。同时提醒工程师们，如果要制造微型飞行器，那么可以考虑设计一对像蝗虫那样柔韧且有纹路的翅膀。据悉，上述研究成果的相关报告已发表在最新一期美国《科学》杂志上。
扭曲的翅膀使沙漠蝗虫成为高效的飞行者
烟的痕迹表明了空气在沙漠蝗虫扭曲的翅膀周围是如何流动的。（图片提供：《科学》）
下次坐飞机时别忘了瞥一眼机翼——你会发现每个螺栓和铆钉都是和机翼表面齐平的，从而形成了一个极其流畅的结构。然而沙漠蝗虫（Schistocerca gregaria）的翅膀却远没有这般圆滑——它们的翅膀覆盖着褶皱和纹理，并且在拍打时还会扭曲和变形。如今，一项新的研究成果表明，正是这些特征使得沙漠蝗虫成为一个高效的飞行者，尽管它们的速度并不快。
生物学家和工程师早就知道昆虫的翅膀要比扁平、刚性的飞盘复杂得多。然而大多数的昆虫飞行模型却将它们的翅膀按照后者的方式进行处理，这是因为科学家需要使他们的运算简单化，但这也是缺乏昆虫翅膀实际运动状况详细描述的无奈之举。
为了研制一个更好的模型，英国牛津大学的生物机械学家Adrian Thomas和同事提出了一种新的方法，从而能够在飞行过程中捕捉昆虫翅膀变化的细节。研究小组在一只沙漠蝗虫的周围架起了4部高速摄像机，并记录了昆虫拍打翅膀的过程。在每次拍打的过程中，每部摄像机对标记在蝗虫翅膀上的100多个点进行了追踪。研究人员随后利用这些点的运动数据生成了一个蝗虫的三维计算机模型。用虚拟昆虫进行的模拟结果非常接近真蝗虫翅膀的空气流动和力学实验室数据。
利用这个有效的模型，Thomas的研究小组开始逐步抹去蝗虫翅膀上的相关特征。在一项模拟实验中，他们消除了虚拟翅膀上的褶皱和翘曲——从翅膀前端到后面的曲线。在另一项模拟实验中，研究人员除去了虚拟翅膀拍打时产生的扭曲，从而使翅膀变得平滑和刚性。结果显示，相比活体蝗虫，这两个模型无疑是低效的飞行者——与拱形的翅膀相比，活体昆虫弯曲而扭结的翅膀能够有效地提供10%的额外升力，并且它们比扁平且刚性的模型增加了50%的功效。
在翅膀没有扭结的模型中，气流沿翅膀分开后形成的旋涡产生了摩擦力。然而蝗虫通过保持翅膀与气流之间的角度不变，从而避免了这些旋涡的形成。Thomas指出，对于沙漠蝗虫来说，通过使摩擦力最小化来保存能量无疑是至关重要的，要知道这些昆虫有时甚至需要一次飞行300公里的距离——这远远超出了用电池提供动力的微型直升飞机的续航能力。他说，工程师们如今正在按照昆虫的续航时间来设计小型飞行器。
美国加利福尼亚大学河畔分校的生物学家Douglas Altshuler指出，之前的研究工作更多着眼于昆虫的翅膀是如何产生升力的，因此“思考翅膀的形状如何对飞行的能量损耗造成影响是很有价值的，并且是下一步研究的一个很好的方向”。
（群芳译自www.science.com，10月14日）
《科学时报》 (2009-10-15 A3 国际
赵新成编辑
2009年12月26日
所有版权属原作者
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