找出答案,斯坦福大学的工程师们与生态学家在哥斯达黎加,精心记录超过100种不同的蝙蝠和蜂鸟的飞行,泰勒·库博塔写道
机械手

每个日出拉斯克鲁塞斯,哥斯达黎加,河的现场小组长途跋涉到丛林几乎无形的网把收尾工作。

一个研究生在实验室里大卫Lentink,斯坦福大学机械工程助理教授,英格索尔需要这些精致的网来捕捉,研究并释放该地区丰富的蜂鸟和蝙蝠——仅有的两种能够在原地盘旋的脊椎动物。

“对盘旋飞行的演变感兴趣”


”我们真正感兴趣的悬停飞行是如何进化的,”英格索尔说。”花蜜蝙蝠从花中喝像蜂鸟一样,所以我们想看看这两个不同的分类群之间是否有任何相似或不同之处。””

英格索尔的网起作用了,最后他检查了100多只蜂鸟和蝙蝠,包括17种蜂鸟和3种蝙蝠,野外调查期间,组的结果发表在“科学的进步”。

通过结合高速摄影机镜头和空气动力测量,他和他的同事们发现,蜂鸟和蝙蝠悬浮以非常不同的方式。

然而,他们也发现花蜜蝙蝠的盘旋与蜂鸟的盘旋有一些相似之处,而果蝠却没有这种相似之处。这表明它们进化出一种不同于其他蝙蝠的悬停方式来喝花蜜。

除了学习更多关于蝙蝠和蜂鸟,Lentink和其他人可以应用他们所学到的工程问题,比如设计飞行机器人。

工程师们已经发明了蜂鸟和蝙蝠作为灵感的机器人,但是还不知道这些机器人的天然对手中哪一个最有效地盘旋。

小心翼翼


很容易想象飞行动物如何支持通过扑向下,但为了避免上下跳动过大,悬停的动物必须保持这种支撑,同时向上拍打。

蜂鸟和蝙蝠完成这一壮举的翅膀向后朝上挑,不断推动空气向下稳步保持在空中。

”如果你看看脊椎动物,有两种方式可以持续地盘旋,”Lentink说。”那些是蜂鸟和花蜜蝙蝠。,你会发现在新热带,像哥斯达黎加一样。””

为了研究这些课题,英格索尔与长期合作的鸟带项目在拉斯克鲁塞斯由斯坦福大学的生态学家。

从他们的项目借款鸟类和蝙蝠,他把每只动物在一个飞行室配备空气动力室的顶部和底部——传感器设备开发的Lentink的实验室测量10点时垂直力极小的变化,每秒1000次。

每一个转折和颤振产生的垂直力的蜂鸟


这些盘子如此敏感,以至于它们能捕捉到蜂鸟每次扭动和颤动所产生的垂直力,而蜂鸟的重量只有2.4克。

通过同步这些力的测量与多个高速摄像机记录在2,每秒1000帧,研究人员可以将受试者飞行的任何时刻分离出来,以观察他们产生的升力是如何与翅膀的形状相关的。

”我坐着等蜂鸟在花丛里觅食。一旦它吃食,我会触发相机和力量测量,我们会得到蜂鸟拍打花朵的四秒钟的镜头,”英格索尔说。

短暂的飞行后,Ingersoll返回的鸟类和蝙蝠,他们被放生。整个过程花费了一到三个小时。

不同的方法来徘徊


研究人员发现蝙蝠和蜂鸟都产生了类似的能量相对于体重在这些航班,但蜂鸟,果蝠和花蜜蝙蝠都徘徊在非常不同的方式。

蜂鸟以比蝙蝠更有效的空气动力学方式盘旋——蜂鸟产生比拖曳更多的升力。在比较机翼形状时,研究人员发现这种效率可能更容易因为蜂鸟翅膀转化。

虽然蝙蝠翅膀在翻,他们施加了相当多的能量,因为他们有更大的翅膀和更大的行程。

花蜜蝙蝠生成更多的向上的力


研究人员惊奇地发现,花蜜蝙蝠,像蜂鸟一样依偎在花丛中,比起果蝙蝠,当翅膀抬起时产生更多的向上的力量。

看看它们的翅膀形状,研究人员发现,花蜜蝙蝠翅膀可以比果蝠的一击。所以花蜜蝙蝠的盘旋形式就像水果蝙蝠和蜂鸟盘旋的混合体。

研究人员计划在这些研究结果作为其工作的一部分拍打机器人和无人驾驶飞机但Lentink也看到实验室以外的更多的工作潜力。

”当河流提出在哥斯达黎加,做这个研究研究领域是我从来没希望。现在,他真的激励了我,”Lentink说。

”大约有10000种鸟类,其中大部分是从未被研究过。听起来太大研究着手,但这就是我的梦想。””

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