生活科普:為什麽你總是打不著蒼蠅?
發布時間:2021-09-18
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今天,我們(men) 要講的這個(ge) 小生命非常招人煩,那就是蒼蠅。它們(men) 是夏天餐桌上最不招人待見的不速之客,轟不走,打不死,落腳之處,使得一盤盤食物因衛生原因而遭人嫌棄。

在拿著蒼蠅拍追逐蒼蠅這項競技運動中,人類落敗的概率遠遠高於(yu) 成功的概率。蒼蠅為(wei) 何能勝過自稱萬(wan) 物之靈長的人類?原因在於(yu) 蒼蠅擁有一對可觀六路的複眼,以及一對堪稱“天然導航儀(yi) ”的平衡棒。

一、寬廣的複眼視野

我們(men) 的眼睛位於(yu) 頭部的前方,兩(liang) 隻眼睛隻有一對視網膜成像係統,這叫作單眼。而包括蒼蠅在內(nei) 的很多昆蟲,則擁有一雙巨大的複眼,占據了頭部很大的一塊地方。

每個(ge) 複眼都是由若幹個(ge) 小眼組成的。不同物種的昆蟲,其小眼的數目、大小和形狀差別很大。家蠅的複眼由4000個(ge) 小眼組成,蝶、蛾類的複眼有28000個(ge) 小眼。昆蟲的小眼一般呈六角形,雄性介殼蟲的複眼中則有無數個(ge) 圓形小眼。

每個(ge) 小眼都是一套獨立的成像係統,由角膜鏡、晶狀體(ti) 及感光細胞組成。角膜鏡是小眼表麵的六角形凸鏡,可以匯聚光線。角膜鏡下麵是圓錐形的晶狀體(ti) ,與(yu) 角膜鏡一起構成集光器。集光器下麵,連接著視覺神經。

複眼中的每個(ge) 小眼與(yu) 人類的眼睛比起來,其成像係統比較簡陋,每個(ge) 小眼感覺到光的刺激後,形成光點組成的影像僅(jin) 能分辨明暗和顏色。昆蟲的大腦對來自複眼中小眼的圖像處理功能也不夠強大,小眼疊加在一起所形成的複眼視覺更像一幅馬賽克拚貼的畫麵,像素低,畫麵解析度差。

有著如此明顯的缺點,昆蟲為(wei) 何還要堅持進化出複眼呢?這和昆蟲的飛行有關(guan) 。

體(ti) 格弱小的昆蟲掌握了飛行技能後,其覓食的空間大大擴大,逃避天敵的空間也大大增加。地麵上的一些動物喜歡吃昆蟲,天空中的很多鳥類更是將昆蟲列為(wei) 食譜中的主菜。鳥類捕食昆蟲時,習(xi) 慣了借助地球的重力,加速俯衝(chong) 。當一隻鳥俯衝(chong) 下來的時候,對昆蟲來說是遮天蔽日,直接導致昆蟲身體(ti) 上方的光影出現了變化。

複眼雖然成像能力差,但是對光線的明暗變化反應異常靈敏,每個(ge) 小眼可以在很短的時間內(nei) ,以非常高的頻率對光影變化作出反應。正常人的眼睛每秒能分辨24幅圖畫(這也是動畫片的最低速度),而昆蟲的複眼可分辨240幅左右。

因此,複眼可以通過高頻率感知光影的變化,有效地計算自身與(yu) 所觀察物體(ti) 的相對方位、距離。因此,昆蟲對靠近自己的移動物體(ti) 的反應十分敏銳。例如,當一個(ge) 物體(ti) 突然出現時,蜜蜂的反應時間隻要0.01秒,捕食類昆蟲對移動的物體(ti) 則更加敏感。

此外,複眼的視野比較寬廣。蒼蠅的複眼幾乎能看清360度範圍內(nei) 的物體(ti) 。無論你從(cong) 哪個(ge) 方向舉(ju) 著蒼蠅拍靠近,蒼蠅靠著複眼都能發現偷偷靠近的你!

二、起飛速度快
昆蟲的身體(ti) 分為(wei) 頭、胸、腹3個(ge) 部分,胸部有3對足、2對翅膀。然而,雙翅目的昆蟲卻將一對後翅退化成了啞鈴狀的平衡棒,僅(jin) 留一對翅膀用於(yu) 飛行。

蒼蠅飛行時,其平衡棒以300次/秒的頻率振動。如果身體(ti) 發生傾(qing) 斜和偏離航向,或振動平麵發生變化時,平衡棒的莖部感受器就會(hui) 感覺到,並傳(chuan) 遞給大腦神經中樞,從(cong) 而迅速地平衡身體(ti) 並糾正航向。

平衡棒是蒼蠅飛行時的導航利器,在靜止時,蒼蠅同樣會(hui) 有規律地振動平衡棒。這種有規律的振動就像熱身運動一樣,讓蒼蠅隨時能起飛。就像在紅綠燈路口等待綠燈的汽車一樣,發動機沒有熄火,隻要綠燈一亮,就可以快速啟動行駛。

為(wei) 什麽(me) 總打不著蒼蠅?因為(wei) 蒼蠅時刻都在準備起飛。常見的蒼蠅屬於(yu) 有瓣蠅類,這種蠅類起飛的速度比其他蠅類更快,起飛過程平均隻需7.34毫秒。而人眨一次眼睛就要用時300毫秒,可想而知蒼蠅的起飛速度有多快。

如果平衡棒受到損傷(shang) ,那麽(me) 蒼蠅的反應、起飛速度與(yu) 飛行穩定性都會(hui) 大打折扣。

科學家根據蒼蠅平衡棒的原理,研製出振動陀螺儀(yi) 等新型導航儀(yi) 器,用在飛機、火箭和其他航天器上,這樣不僅(jin) 可以防止危險的螺旋飛行,保證飛行的穩定性,而且可實現自動駕駛。

由科普中國重新排版編輯

內(nei) 容來自:《科學大眾(zhong) 》雜誌



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