蜂鳥可以向后飛行
蜂鳥因飛行時兩翅振動發(fā)出嗡嗡聲酷似蜜蜂而得名 。體型小，體被鱗狀羽，色彩明艷，并閃耀彩虹色或金屬光澤，雄鳥更為明艷
飛翔時兩翅急速拍動，快速有力而持久；頻率可達每秒50次以上 。善于持久地在花叢中徘徊“停飛”，有時還能倒飛
蜂鳥約90%的食物來自花蜜，其余為節(jié)肢動物，包括蒼蠅、黃蜂、蜘蛛、甲蟲和螞蟻 。它們薄而長的鳥喙很適合吸收花蜜
蜂鳥的體型太小，骨架不易保存成為化石，它的演化史至今仍是個謎
然而在德國南部科學家卻發(fā)現(xiàn)了目前世界上最古老的蜂鳥化石，距今已有3000多萬年的古代，由此可知，蜂鳥的祖先遠在漸新世的時候就已經(jīng)浮現(xiàn)
遺傳分析表明，蜂鳥的多樣性今天繼續(xù)在上升和增長，新生物的產(chǎn)生率超過滅絕速度
【傳說中蜂鳥原來飛行時只能什么后來因為什么 蜂鳥飛行的速度】為何蜂鳥的飛行能夠如此敏捷？
No. 70
翻譯｜CrazyBirdy，Hannah
蜂鳥是鳥類世界里的“戰(zhàn)斗機飛行員”，能夠以55km/h的速度下降、穿梭，之后回到半空中盤旋，當它們在吸食花蜜時，它們使勁兒地拍打著翅膀 。目前，通過研究人員很大的努力，我們距離弄清楚蜂鳥飛行為什么如此敏捷的真相更近了一步 。年2月9日在美國《科學》雜志新發(fā)表的一篇文章不僅向我們?nèi)娴?u>揭秘它們復雜的飛行技巧，還可能為一些人工智能機器人和無人機提供設(shè)計靈感（如下圖） 。
原文獻鏈接：doi:10.1126/science.aat2656
蜂鳥的形態(tài)，肌肉能力，技能和控制能力研究 。
加州大學戴維斯分校（University of California）的進化物種學家彼得·溫賴特（Peter Wainwright）說，物種學家們已經(jīng)確定了蜂鳥能飛多快以及能飛多長時間，但關(guān)于它們飛行的機動性——即所有這些能夠讓它們快速迂回覓食技巧，早已是出了名的研究難題，而不是新研究的一部分 。這是因為蜂鳥高超的飛行技巧涉及一連串復雜的動作，而且這些動作十分自然地協(xié)調(diào)聯(lián)動 ?！?br />
但這并沒有阻撓保羅·塞格雷（Paolo Segre），他當時是加拿大溫哥華英屬哥倫比亞大學（University of British Columbia in Vancouver）的一名研究生 。他決定嘗試在野外拍攝蜂鳥，因為這些蜂鳥比圈養(yǎng)下的鳥更不受飛行限制 。為了準備這項研究，他花了一年的時間完善研究計劃，并縮小到使用四個攝像頭，電腦協(xié)調(diào)系統(tǒng)進行高速拍攝 。
世界上共有337種蜂鳥，它們的體型有大有小、還有拖著華麗的尾羽 。
兩個月之后，塞格雷和他的團隊爬上了秘魯的高山，深入?yún)擦种姓业搅艘粋€完美的研究地點（參見往期推文中的紀錄片） 。他們在此建立了營地，搭建了一個很大的籠子，配備了太陽能攝像機系統(tǒng)，緊接著開始一個接一個地測試不同的蜂鳥個體（如下圖） 。研究人員對每只鳥進行了大約30分鐘的拍攝，它們在不同的棲息位置間來回穿梭，并在籠子內(nèi)的各種花朵前覓食 。之后他們放走這只鳥讓下一只鳥重復這樣的測試 。塞格雷和他的團隊在另外三個地方設(shè)立了監(jiān)測站，包括：厄瓜多爾的安第斯山脈，以及哥斯達黎加的高海拔和低海拔營地 。
獵取這些數(shù)據(jù)是非常不容易的 。在秘魯，這支團隊的測試場地延續(xù)兩天擠滿了成群的螞蟻 。在哥斯達黎加，塞格雷和他的同事們不得不在雷雨的晚上涉水穿過鱷魚出沒的水域 ?！拔覀兇蠖喽急婚W電嚇壞了，”塞格雷回顧道，他現(xiàn)在是加州帕洛阿爾托斯坦福大學（Stanford University in Palo Alto, California）的一名生態(tài)生理學家 。科學家們最后獲得了25個生物共計207只蜂鳥的視頻（如上圖） 。
塞格雷博士設(shè)在野外研究蜂鳥飛行的簡易實驗室，以及四臺攝影機拍攝的數(shù)據(jù)使得研究人員可以在三維空間重建每只鳥的飛行模式 。
一旦他們獲得這些數(shù)據(jù)，就拿去華盛頓特區(qū)史密森學會的候鳥研究中心進行分析 。該中心塞格雷博士實驗室的同事羅斯琳·達金（Roslyn Dakin）博士等人開拓了一套十分復雜的軟件用來分析這些數(shù)據(jù) 。這套數(shù)據(jù)還配備了四臺攝像機，使得研究人員可以在三維空間重建每只鳥的飛行模式（如上圖），測量其加速，減速，轉(zhuǎn)向，菜葉網(wǎng)，翻滾，飆升或極速下降等動作的次數(shù) 。每一個簡單的動作都會重復并組合成可預測的動作模式 。“更復雜的動作組合是由一系列更簡單的動作組成的，”塞格雷博士解釋說 。
研究人員預測體型越大的蜂鳥的機動性越差，相比于小型蜂鳥應該不太靈便 。
當研究人員比較不同的蜂鳥生物之間的飛行模式時，他們發(fā)現(xiàn)每種蜂鳥都傾向于使用它最擅長的動作模式（特殊是在轉(zhuǎn)彎時） 。但他們驚訝地發(fā)現(xiàn)，較重的蜂鳥種類在加速和緊急轉(zhuǎn)彎方面通常更好 。根據(jù)對鳥類和蝙蝠的研究，團隊曾預期完全相反的結(jié)果——即小型蜂鳥的動作更加靈便（如上圖） ?！暗w型更大的蜂鳥生物的靈便性實際更強”，達金博士解釋道，“這是因為：相比小型的蜂鳥，那些體型大的蜂鳥具有更結(jié)實的肌肉和更長的翅膀” 。這些正是她和她的同事們在最新一期科學雜志上研究的重要結(jié)論（如下圖） 。
但實際上體型更大的蜂鳥更加靈便、因為它們擁有更結(jié)實的肌肉和更長的翅膀 。
這篇文章里面，還有一些其他主要的發(fā)現(xiàn) 。比如，不同生物具有不同的運動行為模式，這通常被歸結(jié)為蜂鳥的身體結(jié)構(gòu)和生理特征的差異，例如翅膀的尺寸，翅膀的表面積和分量，以及肌肉的質(zhì)量 。最終，當團隊根據(jù)他們的飛行模式對鳥類進行分組時，他們發(fā)現(xiàn)飛行模式的分組與蜂鳥系統(tǒng)進化樹上不同進化支的密切相關(guān)性，換句話說親緣關(guān)系更緊密的生物具有相似的飛行模式（如下圖） 。
蜂鳥的親緣關(guān)系與其身體分量、形態(tài)特征，以及運動過程中的機動性之間的關(guān)聯(lián)性 。
達金博士表示，蜂鳥的運動模式被揭秘，可以幫助機器人專家怎么調(diào)整機器系統(tǒng)減少運動的笨拙性和脆弱性 。哈佛大學的物種機械學家安德魯·別文納（Andrew Biewener）說，這個研究最大的啟示是為我們理解了蜂鳥能夠產(chǎn)生快速的機翼運動，這有助于提高靈便性 。因此，加州大學伯克利分校的物種學家羅伯特·達德利（Robert Dudley）補充說，有趣的是：現(xiàn)在研究動物飛行的更多的是工程師，而不是物種學家 。
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