为什么打苍蝇这么难?
864字
2021-01-14 21:46
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火星译客

家蝇以其回避动作而闻名。

图片:©Suman Acharya / Alamy Stock Photo)

一只苍蝇嗡嗡飞过你的头顶,落在附近;你抓起一把苍蝇拍,或者卷起一本杂志,小心翼翼地靠近——然后你就下手了!

但无论你跑得多快,苍蝇总是比你快,而且它通常会设法躲开你的打击,毫发无损地逃脱。(它是不是想惹恼你?!)

苍蝇有很多适应性,这些适应性使它们的速度、机动性和感知能力都得到了提高,使它们非常非常擅长侦测和躲避速度最快的猛击。新的证据表明,苍蝇改良的后翅在使它们快速起飞中起着重要作用——通常是在关键时刻。

家蝇属于双翅目,或真蝇。双翅目蝇的后翅经过改良,进化成末端有旋钮的棍状结构,称为笼头。它们的振动通过感知身体的旋转并将信息传递给翅膀,从而帮助昆虫在飞行中稳定身体。

双翅目有瓣蝇亚群(包括家蝇)中的苍蝇在走路时也会抖动它们的笼头,但科学家不知道为什么。在2021年1月13日在线发表在《英国皇家学会学报B:生物科学》杂志上的一项研究中,研究人员调查了有瓣蝇类,看它们的颈圈摆动是否会影响它们向空气的过渡,从而引导额外的感官输入来帮助协调翅膀和腿部肌肉的运动。

在起飞过程中,科学家们使用高速摄像机捕捉拴在实验室和自由饲养的苍蝇,以每秒3000帧的速度记录下来。他们发现有瓣蝇的飞行速度是其他蝇类的5倍;它们的起飞平均需要约0.007秒(7毫秒)和一次翼拍。

研究人员报告说:“没有一种有瓣蝇类的起飞时间超过14毫秒(0.014秒)。”相比之下,非有瓣蝇类的起飞只持续了0.039秒(39毫秒),需要四次翼拍。

接下来,研究人员去掉了所有双翅目果蝇的笼头。没有这些节状结构的有瓣蝇类需要更长的时间进入空中,而没有笼头的非有瓣蝇类起飞时间不受影响。除去笼头也会影响起飞时的稳定性,但仅限于有瓣蝇类。例如,科学家们报告说,被称为“吹蝇”的有瓣蝇类昆虫试图不戴笼头逃离起飞,“总是导致紧急着陆”。

科学家们在研究中写道:“因此,使用缰绳可以在快速逃脱时获得更大的速度和稳定性——但这仅限于有瓣蝇类。”

一眨眼的功夫

笼头并不是苍蝇躲避武器库中唯一的秘密武器;一旦苍蝇在空中飞行,它可以执行一些让战斗机飞行员羡慕不已的动作。据《生活科学》杂志此前报道,果蝇可以在不到百分之一秒的时间内改变路线,比眼睛眨眼的速度快50倍。在实验中,完美时机的拍打翅膀会产生足够的力量,使苍蝇在半空中迅速远离捕食者。

“为了最大限度地发挥力量,这些苍蝇会向上卷起90度,有些甚至是上下颠倒,”西雅图华盛顿大学(University of Washington)研究飞行生物力学的弗洛里安·缪伊雷斯(Florian Muijres)在2014年接受《生活科学》(Live Science)采访时表示。

苍蝇也有特殊的视力,这有助于它们计划跳跃以避开威胁。科学家在2008年发表在《当代生物学》杂志上的一篇文章中写道,在起飞前约200毫秒,果蝇使用视觉输入的危险警告来调整它们的姿势,并确定将它们发射到安全地带的方向。

英国广播公司2017年报道称,事实上,它们在一秒钟内处理视觉输入的能力是人类的6倍。

动物的大脑通过处理图像的速度来感知时间的流逝,这种速度被称为“闪烁融合速度”,这个术语描述了每秒有多少图像闪现到它们的大脑中。罗杰·哈迪(Roger Hardie)是英国剑桥大学(University of Cambridge)细胞神经科学的荣誉退休教授,他将电极植入苍蝇眼睛的光感受器,以测量它们的闪烁融合率,计算出其为每秒400次;据BBC报道,人类的平均闪烁融合率约为60。这意味着你认为“正常”的动作对苍蝇来说就像慢动作。

有了所有这些内在的优势,难怪你试图拍打的苍蝇能逃脱。然而,帕萨迪纳市加州理工学院的迈克尔·迪金森(Michael Dickinson)在2011年告诉《独立报》(the Independent),有一种方法可能会提高你拍苍蝇的几率,那就是瞄准苍蝇可能会飞到的地方,而不是它休息的地方。

“最好不要拍打苍蝇的起始位置,”Dickinson说。“把目标再向前一点,以便预测苍蝇会往哪里跳。”

最初发表在《生命科学》上。

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