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蚊子秘技：大肚能吸血，跑路鬼不觉
大腹便便的蚊子。
credit:123rf
我们所熟知的空中飞客，比如麻雀或者果蝇——它们都是通过跳入空中的方式起飞，直到身在半空中的时候才会开始扇动翅膀。蚊子则与上述飞客迥然不同，它反其道而行之——先扇动翅膀30毫秒，随后才跳入空中开始飞行。蚊子能以800次/秒的速度拍打翅膀，而其他大小相当的大部分昆虫通常只能以200次/秒的速度拍打翅膀。
荷兰瓦赫宁根大学的生物力学研究员Florian Muijres指出，“有一个涉及空气动力学和生物力学的关键问题是：蚊子为什么要采取这种看起来很低效的方式飞行呢？”。Muijres是《实验生物学报》(Journal of Experimental Biology)上最近一篇研究的作者，他研究的正是什么原因可能导致蚊子进化出这种特别的飞行方式，并提出这可能是蚊子躲避侦察的一种复杂手段。
具体来说，Muijres和同事们研究了尖音库蚊(又称家蚊，其与埃及伊蚊都会传播疟疾和寨卡病毒)吸饱血、体重增加后是怎样起飞的。只有雌蚊子会吸血——为了产卵。但是当它们贪婪地享用完我们珍贵的体液后，常常会发现自己的体重增加了两倍或三倍，而且它们还得挺着肚子飞走。
“想象一下，如果你背上有一个100或200磅的背包，”Muijres说，“然后你必须飞起来。这是一件非常、极其费力的事。”
吸饱血的尖音库蚊，飞行轨迹。
Credit: Florian Muijres
如果蚊子像其他昆虫一样起飞，以双腿下蹬的方式起跳，它们就会给寄主的皮肤施加很大的作用力，并且大到足以让寄主能够注意到(和扑打)它们。但提前扇动翅膀并不是蚊子的唯一伎俩。
“还有一点，尖音库蚊有着可拉伸的大长腿，”Mujires说。“它们可以在一段较长的时间内，将起飞需要的力量分散到长腿上。”这样做的结果就是——尖音库蚊施加在我们皮肤上的作用力明显比其他昆虫的要小，这使得它们就算已经吃饱喝足大腹便便，也不会被我们所察觉。这是Mujires和同事通过高速摄像和建模得出的结论。
他们摆放了能够以30,000帧/秒的速度录像的高速摄像机，分别拍摄了蚊子带着“血色大肚子”和没有额外负担时起飞的影像。如果你想知道是谁为蚊子提供了血液，答案是加州大学伯克利分校的研究者Sophia Chang。因为比起人工饲养装置，蚊子更倾向于从人体中汲取血液。
研究人员需要一个高速相机以获得必要的数据，他们需要在蚊子每次拍打翅膀时截取至少20张图像(还记得吗，蚊子可以每秒振翅高达800次)。通过高速摄影，研究人员能够捕获到蚊子的全部动作。并且借助牛顿第二定律(力=质量x加速度，如果你的物理学已经生疏了)就可以计算蚊子产生的全部作用力。
研究人员通过空气动力学模型将拍打翅膀的动作转化为空气动力，发现尖音库蚊利用起飞前扇动翅膀的方式，可以产生飞行所需动力的60％。
吸饱血的尖音库蚊，飞行动图。
Credit: Florian Muijres
Muijres说道，“看起来蚊子有特定的起飞策略，在产生足够的起飞推动力的同时不为我们所察觉，这使得它们在逃离宿主时更容易成功。”
Muijres猜测，这项研究结果同样适用于其他种类的蚊子，如果真是这样的话，那不免有点令人沮丧。当我们在努力侦察并杀死蚊子的同时，似乎蚊子也在同样努力隐蔽地□□我们。这群吸血鬼们真是不会让你失望啊。