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通过了解甲虫飞行来保护松树林

发布时间:2023-05-10 18:54:41 编辑: 来源:

导读 山松甲虫是北美松树林树木死亡的主要原因之一。例如,这种昆虫已经杀死了不列颠哥伦比亚省和阿尔伯塔省数千英亩的松树林,因此,这些地区更

山松甲虫是北美松树林树木死亡的主要原因之一。例如,这种昆虫已经杀死了不列颠哥伦比亚省和阿尔伯塔省数千英亩的松树林,因此,这些地区更容易受到野火的影响。树木死亡率的增加使加拿大的森林变成了大气二氧化碳的大量净来源 - 来自枯树燃烧或腐烂的木材排放 - 而不是水槽。

在流体物理学中,阿尔伯塔大学的研究人员从流体力学和昆虫学的角度研究了山松甲虫的飞行性能。了解昆虫飞行的这些方面可以改善其通过环境传播的估计,并保护松树林。

为了检查昆虫的飞行,该团队采用了一种以前用于理想化翼型的模型。他们表明,它可以成功地应用于多种个体动物,跨越生物性别,昆虫年龄和体型。通过这样做,模型可以预测这些因素如何影响飞行特性。

“我们发现速度和翅膀拍动幅度有一个无量纲的分组,可以预测昆虫产生的推力,并且这种分组可以显着提高我们确定影响昆虫飞行性能的因素的能力,”作者Zahra Hajati说。

在观察了多种昆虫之后,每种昆虫都有自己略有不同的翅膀形状(包括一些翅膀受损),年龄和大小,研究小组发现了不同群体的差异。雌性甲虫可能比雄性具有更大的飞行耐力,而年轻的甲虫飞行的推力比其他年龄的甲虫小。

“该模型为昆虫学调查开辟了新的途径,为显着提高昆虫扩散研究的统计置信度提供了一种手段,”Hajati说。

为了使翼型模型发挥作用,研究人员必须对其进行修改以处理昆虫的3D机翼,而不是理想化翼型的经典泪滴形状。令人惊讶的是,理想化的翼型和小而真实的机翼之间的主要区别在于粘度的相对影响,昆虫比理想化的情况更敏感。

“当我们绘制针对昆虫产生的推力的模型时,我们准备看到一团点大致排列成一条线,所以我们非常兴奋地通过我们的数据看到这样一条直线,”Hajati说,“我们对力与翅膀运动的线性比例感到惊讶。

每个翅膀的拍打大约是百分之一秒,研究人员观察了昆虫在几次翅膀拍打过程中产生的力。然而,在自然界中,昆虫可以在分散飞行期间飞行数小时。展望未来,该团队计划将力产生和能源消耗的翼拍到翼拍比例与昆虫在整个飞行过程中可以分散的距离联系起来。


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