蜻蜓表演倒立的背唇来矫正自己
【字体： 大 中 小 】 时间：2021年02月11日 来源：Imperial College London
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高速摄影机和CGI技术揭示了蜻蜓在失去平衡时使用的内置扶正机制。
这些发现增加了目前关于昆虫如何在空气中飞行和保持稳定的知识。它们也有助于激发小型飞行器（如无人机）的新设计，这些飞行器可用于搜救尝试和建筑物检查。
我们多彩的晴天同伴在捕猎猎物或逃跑的捕食者时可以滑翔、向后飞，时速可达54公里——但与任何飞行生物一样，它们可能会失去平衡，甚至会发现自己倒立起来。
许多陆地动物如猫，空中动物如气垫蝇，在坠落时会绕着头到尾的轴旋转，称为“滚动”，但对于大多数昆虫如何从极端的方向调整自己的位置，我们知之甚少。
今天发表在《英国皇家学会学报》上的一项最新研究发现，与迄今为止记载的许多动物不同，蜻蜓最常做的是倒立式的后空翻，称为“俯仰”，以保持平衡他们还发现蜻蜓在失去知觉的情况下也会做同样的扶正动作，这表明这种反应有很大一部分是被动稳定的——一种飞行机制，就像飞机在引擎关闭时可以滑行一样。这项研究揭示了蜻蜓翅膀的形状和关节刚度如何提供被动稳定性，并可以为小型无人机的设计提供参考。
帝国理工学院生物工程系的资深作者怀铁林博士说：“工程师可以从飞行动物身上获得灵感，改进空中系统。无人机往往严重依赖快速反馈来保持其直立和正常飞行，但我们的研究结果可以帮助工程师将被动稳定机制纳入其机翼结构中。”，研究人员给20只普通的飞镖蜻蜓穿上了微小的磁铁和运动跟踪点，就像那些用来制作CGI图像的一样。
然后，他们将每只蜻蜓磁性地固定在一个磁性平台上，无论是右侧向上还是上下倾斜，然后将昆虫释放成自由落体。这些运动跟踪点提供了蜻蜓运动的三维运动模型，这些模型被高速摄影机捕捉下来进行三维重建。
他们发现，有意识的蜻蜓从倒立的位置掉下来时，会向后翻筋斗以恢复右侧向上的位置。失去知觉的蜻蜓也完成了空翻，但速度要慢一些。
死蜻蜓根本不做这个动作，但当研究人员把它们的翅膀摆成特定的活的或失去知觉的姿势时，他们能够完成扶正动作——尽管绕垂直轴旋转的次数比活蜻蜓多一点。研究人员说，这表明这种动作依赖于肌肉张力和翅膀姿态，而这种姿态是蜻蜓固有的被动反应，而不是主动控制。
首席作者、也是生物工程系的萨姆·法比安博士说：“飞机的设计通常是这样的，如果发动机失灵，它们会平稳地滑行而不是从天上掉下来。我们在蜻蜓身上也看到了类似的反应，尽管没有主动拍打，这意味着一些昆虫尽管体型小，但可以在没有主动控制的情况下利用被动稳定性。
“被动稳定性降低了飞行的努力要求，而这一特性可能影响蜻蜓形状的进化。在飞行中使用被动稳定性的蜻蜓可能有优势，因为它们消耗的能量较少，并且能够更好地从不方便的事件中恢复。”
研究人员继续研究蜻蜓的飞行生物力学，接下来将研究这些被动效应如何影响蜻蜓的主动视觉和引导策略拦截猎物和躲避障碍物。
