百科探秘:為何蒼蠅那麽難拍?運動感知比人眼快6倍,機動快50倍
發布時間:2021-04-02
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百科探秘:為何蒼蠅那麽難拍?運動感知比人眼快6倍,機動快50倍

每到夏季,蒼蠅就會(hui) 鑽到你家廚房中亂(luan) 串,讓你一陣心煩,每當你拿起一本雜誌或者其他東(dong) 西想拍打蒼蠅時,你的動作總會(hui) 落後蒼蠅半拍,無論你有多快,總有比你更快的蒼蠅。科學家利用超高速攝影機,揭示了蒼蠅在空中的機動能力,其論文發表在2021年1月13日的《英國皇家學會(hui) 學報 B》上。

為何蒼蠅那麽難拍?運動感知比人眼快6倍,機動快50倍

 

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(wei) 雙翅目蠅科,雙翅目的蒼蠅其後翅膀演變為(wei) 細小的棒狀結構,通過後翅的震動可以感知身體(ti) 平衡狀態,從(cong) 而幫助蒼蠅在飛行過程中穩定身體(ti) 。摘除後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,發現雙翅目蒼蠅的起飛速度是其他蒼蠅的五倍,而且起飛過程隻需要拍打一次翅膀,平均起飛時間為(wei) 0.007秒,最慢的也不會(hui) 超過0.014秒,而其他非雙翅目蒼蠅最慢起飛時間為(wei) 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(nei) 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(chan) 生足夠的力量,讓它在空中迅速地躲避危險。

為何蒼蠅那麽難拍?運動感知比人眼快6倍,機動快50倍

 

曾在華盛頓大學研究飛行生物力學的弗洛裏安·穆伊雷斯稱:蒼蠅的身體(ti) 可以卷成90度,以最大限度發揮空中機動性能,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速度,其特殊的視覺係統是關(guan) 鍵,家蠅的複眼有大約4000個(ge) 小眼,複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(wei) 60,如果眼前的物體(ti) 運動速度過快,就會(hui) 導致人眼的視覺係統跟不上,於(yu) 是我們(men) 看到的物體(ti) 就是模糊的,分不清細節。

來自英國劍橋大學細胞神經科學的教授羅傑·哈迪,將電極植入家蠅複眼的感光器中,測試其閃光融合率大約為(wei) 每秒400次,這比人眼快了6倍多。這就意味著,我們(men) 看快速運動的物體(ti) 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(men) 看PPT,隻是分辨率大大降低了,但是對於(yu) 蒼蠅來說,速度比分辨率更重要。

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研究還顯示,家蠅的複眼擁有更廣的視角範圍,不需要轉頭就能看清360度的視角,起飛前200毫秒(0.2秒)就能通過視覺觀察到危險,從(cong) 而調整好姿態並預判飛行方向和位置。

以上這些研究結果,說明蒼蠅在速度上遠快於(yu) 人類,所以我們(men) 很難拍打到它,當然我們(men) 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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