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審核專(zhuan) 家：冉浩（知名科普作家）

在藍天中翱翔是人類長久以來的夢想，早在公元前500年就有人把自己綁在風箏上，試圖從(cong) 天空俯瞰大地。

1783年，人類實現了輕質飛行器載人飛行。1902年，人類又實現了自主供能的重質飛行器載人飛行。從(cong) 最早設想在空中飛翔到最終實現這個(ge) 夢想，人類用了2000多年。

其實在四足動物界，早已有物種先於(yu) 人類從(cong) 空中看到了地麵的風景。第一次脫離地麵，從(cong) 天空俯瞰世界的是2億(yi) 多年前出現在地球上的翼龍。隨著物種的不斷演化，鳥類和蝙蝠也開始在天空中飛行，而且比起人類來說，它們(men) 不需要借助任何工具。

那麽(me) ，翼龍、鳥類還有蝙蝠都是怎麽(me) 飛起來的呢？

飛向藍天的奧秘

不管是翼龍、鳥類還是蝙蝠都長著翅膀。翅膀這一結構是它們(men) 能夠飛行的基礎。

根據伯努利原理，在低速的流體(ti) 中，流速小的地方壓強大，流速大的地方壓強小。翼龍、鳥類以及蝙蝠起飛時，空氣（即流體(ti) ）一接觸翅膀便被翅膀前端切割為(wei) 上下兩(liang) 部分。由於(yu) 翅膀存在一定的弧度，所以上下兩(liang) 部分空氣在通過翅膀時經過的距離並不相同。

（來源｜en.wikiversity.org）

空氣經過翅膀上方的距離長，經過翅膀下方的距離短，而通過時間相等，因此空氣在翅膀上方的流速快，在翅膀下方的流速慢，這就導致翅膀上方的壓強小於(yu) 翅膀下方的壓強，於(yu) 是就產(chan) 生了向上的力，正是依托產(chan) 生的升力，翼龍、鳥類以及蝙蝠得以脫離地麵，飛向天空。

前麵解釋了翼龍、鳥類、蝙蝠飛行的基本原理，但是在實際飛行過程中，三者的飛行方式存在著一些差異。

（來源｜互動科普）

翼龍的翅膀（通常我們(men) 稱之為(wei) 翼膜）僅(jin) 由一根伸長的手指支撐，這種結構決(jue) 定了翼龍無法像鳥類那樣高速飛行。

某些翼龍體(ti) 型巨大，飛行時非常依賴氣流，這樣能使它們(men) 更輕鬆地離開大地。通過模擬實驗，科學家們(men) 推測翼龍飛行時速度不快，而且飛行方式比較簡單。

鳥類的飛行方式很多，比如撲翼、滑翔、盤旋等，這與(yu) 鳥類的翅膀形狀和大小、肌肉強度等因素有關(guan) 。一般來說，鳥類的翅膀有4類：橢圓型、高速型、大展弦比型以及帶翼縫大升力型。

橢圓型翅膀又短又圓，這種翅膀適合快速起飛及轉彎，擁有這種翅膀的鳥兒(er) 能夠自如地在林中穿梭，啄木鳥、喜鵲就屬於(yu) 這一類型。

▲喜鵲（來源丨維基百科）

高速型翅膀短且尖，能夠幫助鳥兒(er) 達到較高的飛行速度並在空中捕食，蜂鳥、燕子是這一類型的代表。

▲蜂鳥（來源丨維基百科）

大展弦比型翅膀長、窄、平，能夠較好地利用風速的差異帶著鳥兒(er) 在天空中滑翔，飛過一望無際的大海，信天翁等海鳥的翅膀多是這一類型。

▲信天翁（來源丨unsplash）

帶翼縫大升力型翅膀能夠較大程度減少空氣阻力，並利用熱氣流讓鳥兒(er) 在陸地上空緩慢地飛行，多見於(yu) 禿鷲、貓頭鷹等猛禽。

▲禿鷲（來源丨pixabay）

蝙蝠的翅膀與(yu) 翼龍的有相似之處，但是支撐蝙蝠翅膀的手指有4根，這使得蝙蝠的翅膀穩定性更高，因此蝙蝠對飛行的控製能力要高於(yu) 翼龍。

但是由於(yu) 後肢不夠發達，跳躍能力退化，蝙蝠很難像鳥類一樣從(cong) 地麵起飛。因此蝙蝠的起飛方式相當特別——采用倒掛的姿勢起飛。

▲蝙蝠（來源丨維基百科）

會(hui) 飛的都是親(qin) 戚嗎？

脊椎動物中，僅(jin) 有翼龍、鳥類和蝙蝠真正突破了地麵空間，飛向了廣闊的天空。根據生物學分類，翼龍屬於(yu) 爬行動物，蝙蝠屬於(yu) 哺乳動物，鳥類則演化自恐龍，與(yu) 這兩(liang) 類並列。這三者之間是遠緣的，都是各自獨立演化出了翅膀。那麽(me) 為(wei) 什麽(me) 它們(men) 有類似的結構，並且都會(hui) 飛呢？

生物學家將這種現象稱為(wei) 趨同演化。之所以出現這種現象，可能是由於(yu) 它們(men) 的祖先長期生活在相同或相近的環境下而產(chan) 生的趨同演化。

為(wei) 了適應環境，生物會(hui) 演化出特定的結構，演化出特定的功能，而相似的環境使得他們(men) 朝著相似的方向演化，於(yu) 是便出現了形似的翅膀、會(hui) 飛的功能等。類似的案例還有中生代的海生爬行動物魚龍與(yu) 現代的海豚外形相似、鼴鼠與(yu) 螻蛄具有形狀相似的挖掘前肢（前足）等。

▲魚龍化石（上）和海豚（下）（來源丨維基百科）

雖然人類沒有演化出翅膀，不能實現自主飛行，所幸人類可以運用智慧，研究飛行動物的身體(ti) 結構，探索它們(men) 的飛行奧秘，並利用其中的原理設計製造各種機械裝置，以實現長久以來的飛行夢。

動物最初的起飛大概率是為(wei) 了生存——或是為(wei) 了躲避天敵，或是為(wei) 了捕捉獵物；而人類起飛是為(wei) 了發展，為(wei) 了改變，為(wei) 了突破。不管初衷為(wei) 何，在升上天空的過程中，無論是翼龍、鳥類、蝙蝠，還是人類，都已在地球的曆史上記下了濃墨重彩的一筆。

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