蜻蜓飞行的奥秘是什,蜻蜓目二叠纪巨型蜻蜓

说起会飞行的动物，可能很多人第一时间会马上想起鸟类，然而如果要论飞行技术，那鸟类可能就得让一让了，毕竟早在3亿多年前的石炭纪，昆虫就已经飞向了蓝天，而在那个时候地球上根本就没有鸟类。

经过3亿多年的演化，地球上现存的昆虫早已拥有了令人惊叹的飞行能力。在它们之中，相信大家最熟悉的应该就是蚊子了，虽然我们对蚊子非常反感，但我们不得不承认，这种昆虫的飞行技术确实很强，在很多时候，它们都会凭借非常灵活的空中机动来轻松逃过我们的“魔掌”。

然而蚊子却有一个挥之不去的“噩梦”——蜻蜓，作为一种食肉性昆虫，蜻蜓最爱吃的食物之一就是蚊子，根据昆虫学家提供的统计数据，蜻蜓捕食蚊子的成功率高达90%以上，这足以说明蜻蜓的飞行技术远远凌驾于蚊子之上。实际上，蜻蜓的飞行技术可以说是自然界的顶级水平，正因为如此，它们也被称为飞行界的王者。

蜻蜓的飞行速度可以高达每小时50公里，这比大多数昆虫要快很多，它们可以在高速运动中很快地静止，并且稳稳地悬停在空中，也可以在极短的时间内从悬停状态转为高速飞行。在飞行过程中，蜻蜓还可以进行毫无征兆地“急转弯”，在追捕猎物时，蜻蜓的瞬间加速度可以达到9g以上，这无疑极大地提升了它们的捕猎成功率。

蜻蜓飞行的方向可以是空中的任意方向，你没有看错，是任意方向，不管是向下还是向上，向左还是向右，甚至它们还可以直接倒着飞行。

除此之外，蜻蜓还可以一次性飞行非常远的距离，人们早已观测到有些蜻蜓能够穿越印度洋迁徙至非洲，而在2016年时候，一项来自罗格斯大学生物学家的研究表明，有一种薄翅蜻蜓竟然能够横跨太平洋，其飞行距离可以高达6440公里。

假如从未见过蜻蜓的话，那么我们很可能无法想象出自然界中居然会存在着飞行技术如此高超的昆虫。那么它们是怎么做到的呢？虽然科学家研究多年，仍未完全搞清楚蜻蜓的秘密，但还是有很多收获，下面我们就来看一看。

作为飞行界的王者，蜻蜓拥有四只巨大的翅膀，它们的翅膀非常轻薄，最薄处的厚度可以小于2微米，在将其放大之后可以看到，蜻蜓的翅膀拥有一种特殊的网状翅脉结构，其“主脉”为四边形网络，而“次脉”多为五边形和六边形，科学家认为，这种结构让蜻蜓的翅膀具备了很强的韧性。

上图为科学家利用扫描电子显微镜观测到的蜻蜓翅膀的微观结构，可以看到，蜻蜓的翅膀表面布满了纳米级的柱状结构，它们不仅可以在空气流过翅膀表面时直接影响流体动力学，还使得蜻蜓的翅膀具备良好的疏水性，很难沾上水以及灰尘。

值得一提的是，在过去的日子里，“颤振”一直是人类在飞行器领域的一大难题，所谓“颤振”是指在飞行过程中，飞行器的机翼在空气动力、弹性力以及惯性力的综合作用下发生的一种有害的振动，飞行器的速度越快，“颤振”就越强烈，在严重的时候，甚至还会造成机翼直接折断。

理论上来讲，像蜻蜓这种巨大的翅膀同样也会发生“颤振”，但实际上，蜻蜓却丝毫没有受到“颤振”的威胁，这是为什么呢？

科学家经过研究后发现，原因就是在蜻蜓翅膀的前缘，存在着一个被称为“翼眼”的加厚区域（如上图所示），它可以有效地消除蜻蜓在高速飞行时产生的“颤振”。在接下来的日子里，人们便模仿了蜻蜓，在飞行器的机翼上也增加了类似的结构，从而一举克服了“颤振”这一难题。

研究表明，蜻蜓的每一只翅膀都是由独立的肌肉控制，并且它们还可以旋转，这就意味着蜻蜓在飞行的时候能够单独控制前翅和后翅的倾角以及翅膀振动的幅度和频率，通过不同的相位差，就可以实现各种飞行需求。

例如当蜻蜓的后翅领先前翅4分之1周期的时候，蜻蜓就可以获得很大的升力，从而可以稳稳地悬停在空中，当后翅比前翅提前90度，就可以获得很大的推力，从而高速飞行，当所有的翅膀同步时，则可以获得在某个方向上的最大推力，从而实现“急转弯”，而当所有的翅膀都停止振动时，蜻蜓则可以进入滑翔模式，科学家认为，滑翔模式就是蜻蜓能够进行超远距离飞行的秘密。

蜻蜓高超的飞行技术无愧于“飞行界的王者”这一称号，而它们也是我们人类最好的老师，就目前来看，虽然蜻蜓的秘密我们仍未完全搞清楚，但是科学家对于蜻蜓的研究却从未停止过，期待在不久的将来，我们人类的飞行器也能像蜻蜓一样在天空中飞行。

好了，今天我们就先讲到这里，欢迎大家关注我们，我们下次再见。

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飞行界的王者：蜻蜓，科学家研究多年仍未完全搞清其奥秘

蜻蜓是一种肉食性昆虫，一般是以蚊、蝇等害虫为食。不过，蜻蜓给人的感觉非常低调，一般人对其的了解也仅限于此。但实际上，它还是飞行界的王者，存在时间已达到上亿年之久，而科学家至今都未能完全搞清其奥秘。

虽然人类已经是生物链的顶端，但地球中的不少生物出现的时间要比人类更早，昆虫就属于其中一类。特别是蜻蜓等就属于相对原始的昆虫，目前人们发现的蜻蜓化石来自于3.2亿年前，比恐龙出现的时间还要早。而且因为当时地球含氧量比较高，所以数亿年前的蜻蜓体型明显更加夸张，比如美国境内曾经发现过生活在二叠纪早期的蜻蜓化石，其翼展已经达到了0.71米。

如今的蜻蜓体型早已不比当年，但种类还算丰富，共有5000多种，其中我国国内主要分布了250多种。

飞行王者的小秘密

虽然现如今的蜻蜓体型不大，但是在飞行能力上的表现极为突出，每小时能够达50公里。尤其是有一种叫做黄蜻的蜻蜓飞行能力更加强悍，可跨越5000多公里，有很多比其体型要大许多的鸟类都做不到这一点。

如果大家有近距离观察过蜻蜓应该知道，蜻蜓的翅膀薄如蝉翼，这也让其飞行速度和距离显得更加夸张。关于这一点，曾经有科学家研究过，虽然蜻蜓的4只翅膀最薄处小于二微米，但其构造并不简单，主脉是四边形的网络，次脉则是主要由五边形和六边形网络组成，这保证了蜻蜓翅膀的韧性更强。

另外，蜻蜓的翅膀上还有两个非常特别的结构：翅痣（翼眼）。从外观上来看，此处的颜色明显要比别处更深，事实上，翅痣不仅仅是颜色深，重量也要比别处更大，其主要目的就是为了保证蜻蜓飞行的平稳性。曾经有研究人员尝试去掉蜻蜓的翅痣，但去掉之后，蜻蜓飞行时就如同醉汉一样东倒西歪，完全没有之前那样灵巧。

相信很多人都听说过蜻蜓点水这个词，这其实是蜻蜓产卵的过程。一般来说，蜻蜓会把卵直接产到水中或者是水草上，其孵化出来的幼虫往往被称为水虿，这是一种非常凶猛的幼虫，甚至可以直接捕食小鱼或者蝌蚪。但不知道大家有没有想过一个问题，蜻蜓就不怕在产卵的过程中会被水打湿翅膀，导致受伤甚至是直接坠入水中吗？这个问题在科学家们用电子显微镜观测的蜻蜓翅膀的表面结构后就迎刃而解了。

因为通过显微镜观察可以发现，蜻蜓翅膀的表面都是极其微小的柱状结构，所以蜻蜓翅膀不仅不怕水也同样不怕灰尘。这就给蜻蜓的飞行减少了许多阻力，进一步保证了它的速度。当然，如果只是这样，还不能把蜻蜓冠以“飞行王者”的称号，这就要提到今天在飞行时的另一个特点：随时急停。

作为飞行类昆虫，蜻蜓在空中的表现的确是过于灵巧，他可以向空中任何一个方向飞行，随时转换方向甚至是直接停在空中。这也是让许多科学家一直疑惑不解的地方。目前可以知道的是，蜻蜓的这种飞行特性与4只翅膀互不干扰有关。和人们一般的认知不同，在进行飞行的过程中，四肢翅膀的运动轨迹并不一致，蜻蜓完全可以根据自己的想法随时调整方向。

这是因为每一只翅膀都是不同的肌肉控制。而当后翅领先1/4周期的时候，它就可以直接停在空中；如果是比前翅提高了90度，就可以高速飞行；如果所有的翅膀突然同步，就可以实现急转弯。我们只能大致解了蜻蜓飞行的小技巧，但以我们目前的技术来看，想要全部将其实现并不容易。

仿生学和蜻蜓

在人类的发展 历史 中，仿生学起到了很大的作用。简单来说，仿生学是科学家们通过研究生物体的结构与功能的原理发明创造出新的设备。然而科学家研究多年仍然未能搞清全部奥秘的蜻蜓成为了仿生学的“座上宾”。

到目前为止，人类利用仿生学研究蜻蜓并发明出来的设备已经不计其数。其中一个比较典型的例子是通过蜻蜓的翅痣所研究出来的平衡重锤。这种设备是被用于飞机机翼， 以此避免飞机因为快速飞行而造成机翼断裂事故。2015年的时候，德国还利用蜻蜓的飞行特性打造了一款仿生飞行器，这个飞行器的外观看起来就像是一个放大版蜻蜓，使用者可以通过手机或者是遥控器操作，而且从演示情况来看，这款飞行器的实际表现还是相当不错的。

不过，虽然人类已经研究出并利用了一些蜻蜓特性，但这种小小的昆虫给我们带来的启迪还有很多。不过这就需要科学家们进一步研究并将其实现。有很多问题科学家还没研究清楚，比如说蜻蜓的眼睛，虽然很多昆虫都有复眼，但蜻蜓是眼睛最多的昆虫，甚至连向后看的时候都不必转头。但是这还不是蜻蜓复眼所拥有的最神奇的功能，因为他们的复眼居然还能够直接用于测速，进而保障了蜻蜓的捕食效率，使捕食成功概率高达90%-95%。

可以说，蜻蜓如今之所以会让那么多科学家着迷，是因为如果能够在它身上的秘密全部破解，肯定能研发出更多有利于人们生活的设备。

结语

其实不仅仅是蜻蜓，有很多生物都可以作为人类的老师，像是如今被用于建筑、航天飞机甚至是卫星制造的蜂巢式夹层结构板，就是专家们通过蜂巢得来的灵感。这也难怪仿生学应用越来越广泛，涉足的领域也变得越来越多。

不过，我们除了要研究出原理之外，还要通过多次实践，才能逐渐落实每一个想法，这其中就离不开科学家们的努力和付出。蜻蜓身上的谜题还有很多，在未来人类终究会将解开所有谜题。

蜻蜓，为什么会被称为飞行界的佼佼者？它的存在有什么意义？

通过3亿多年的演变，地球上现有的昆虫早就有着了令人瞩目的飞行工作能力。在他们当中，大家最了解的需要便是蚊子了，尽管大家对蚊子十分抵触，但大家迫不得已认可，这类昆虫的飞行技术的确很强，在许多情况下，他们都是会凭着更加灵活的上空机动性来轻轻松松逃过大家的“魔掌”。

殊不知蚊子却有一个刻骨铭心的“恶梦”——蜻蜓，做为一种肉食性昆虫，蜻蜓最喜欢吃的东西之一便是蚊子，依据昆虫学者给予的数据统计，蜻蜓觅食蚊子的成功率较高达90%之上，这足够表明蜻蜓的飞行技术远远地凌驾于蚊子以上。事实上，蜻蜓的飞行技术能够说也是大自然的顶尖水准，正是因为这般，他们也被称作飞行界的王者。

蜻蜓的飞行速率可达到每钟头50千米，这比大部分昆虫要快许多，他们能够在快速健身运动中迅速地静止不动，而且稳稳当当悬停半空中，还可以在非常短的时间内从悬停情况变为快速飞行。在飞行全过程中，蜻蜓还能够开展毫无征兆的“急弯”，在抓捕野猪时，蜻蜓的一瞬间瞬时速度能够做到9g之上，这毫无疑问巨大地提高了他们的猎捕通过率。

蜻蜓飞行的方位能够是上空的随意方位，你没有看错，是随意方位，无论是往下或是往上，往左边或是往右边，乃至他们还能够立即倒着飞行。

此外，蜻蜓还能够一次性飞行十分远的间距，大家早就观察到有一些蜻蜓可以穿越重生印度洋迁移至非洲，而在2016年情况下，一项来源于罗格斯大学科学家的研究表明，有一种薄翅蜻蜓居然可以跨过太平洋，其飞行间距能够达到6440千米。

倘若从来没见过蜻蜓得话，那麼大家很可能无法想象出大自然中竟然会存有着飞行技术这般精湛的昆虫。那麼他们是怎么保证的呢？尽管生物学家科学研究很多年，仍未彻底弄清楚蜻蜓的密秘，但或是有很多获得，下边咱们就看来一看。

做为飞行界的王者，蜻蜓有着四只极大的羽翼，他们的羽翼十分轻巧，超薄处的薄厚能够低于2μm，在将其变大以后能够见到，蜻蜓的羽翼有着一种独特的网状结构翅脉构造，其“主脉”为四边形互联网，而“次脉”多见五边形