研究發(fā)現(xiàn) 蜜蜂被困在水中時會在海浪上形成波浪并形成水翼形

研究工程師Chris Roh(MS '13，Ph.D. '17)走在加州理工大學的校園時，偶然發(fā)現(xiàn)一只蜜蜂被困在Millikan Pond的水中。盡管這是常見的現(xiàn)象，但它使Roh和他的顧問Mory Gharib('83博士)發(fā)現(xiàn)了蜜蜂導航水和空氣之間的界面的獨特方式。

在加利福尼亞州長達數(shù)年的干旱期間，盧恩(Roh)監(jiān)視了蜜蜂，當時池塘的噴泉關閉了，水還沒動。該事件發(fā)生在中午左右，所以頭頂?shù)年柟鈱⒚鄯涞年幱爸苯油渡涞剿氐牡撞?，更重要的是，蜜蜂不斷地揮動著波浪。

當蜜蜂努力進入池塘邊緣時，盧武h注意到池底的陰影顯示了蜜蜂翅膀產生的波幅以及每個翅膀產生的干涉圖樣。撞向對方。

Roh說：“看到這種行為讓我感到非常興奮，所以我把蜜蜂帶回了實驗室，以便對其進行更仔細的觀察。”

Roh與加州理工學院的航空與生物啟發(fā)工程學教授Hans W. Liepmann教授Gharib合作，重新創(chuàng)造了Millikan Pond的條件。他們將水放入鍋中，使其完全靜止，然后將一只蜜蜂一次放入水中。當每只蜜蜂在水中拍打時，濾光直接對準它，在鍋底形成陰影。Roh和Gharib一次分別對33只蜜蜂進行了幾分鐘的研究，幾分鐘后仔細地將它們sc出，讓它們從游泳中恢復過來。

11月18日，一篇描述他們發(fā)現(xiàn)的論文發(fā)表在《美國國家科學院院刊》上。

蜜蜂落在水面上時，水粘在翅膀上，剝奪了它的飛行能力。但是，這種粘性會使蜜蜂拖拉水，產生波浪推動其前進。在實驗室中，Roh和Gharib注意到所產生的波形從左到右是對稱的。蜂后的水中會產生帶有干涉圖樣的強大振幅波，而蜂前的表面則沒有大波和干涉。這種不對稱性使蜜蜂以最小的力向前推進，大約是牛頓的20百萬分之一。(作為參考，由于重力，手握著一個中等大小的蘋果會在您的手掌上施加約一牛頓的力。)

加里卜說：“蜜蜂翅膀的運動產生了一種波浪，使其身體能夠向前騎行。” “它會向安全方向傾斜或沖浪。”

慢動作視頻揭示了可能挽救生命的不對稱現(xiàn)象的根源：蜜蜂在向下推水時向后傾斜或向后彎曲(向上彎曲)，而不僅僅是在水中上下擺動，而是蜜蜂的翅膀向后彎曲或向下彎曲，從水里出來。拉動運動提供推力，而推運動是恢復沖程。

此外，水中的翼拍較慢，其沖程幅度(即翼拍打時翼行的距離的量度)小于10度，而在空中飛行時則為90-120度。在整個過程中，機翼的背面(或頂部)保持干燥，而底面緊貼水面。仍然附著在機翼下側的水為蜜蜂提供了額外的推動力，以推動蜜蜂前進。

Roh說：“水比空氣重3個數(shù)量級，這就是為什么它會捕獲蜜蜂。但是重量也使它對推進有用。”

蜜蜂似乎無法產生足夠的力來直接將自己從水中解放出來，但是它們的翅膀運動可以將它們推到水池或池塘的邊緣，在那里它們可以將自己拉到干燥的土地上并飛走。Roh說，水蜂對蜜蜂的負擔比飛行要大得多，他估計蜜蜂可以使蜜蜂的活動持續(xù)約10分鐘，從而為蜜蜂提供了一個固定的窗口來尋找水的邊緣并逃逸。

Roh說，這種運動從未在其他昆蟲中被記錄下來，可能代表蜜蜂的獨特適應。

“在炎熱的天氣里，蜂箱需要水來冷卻，” Roh說。“因此，當溫度上升時，工人被派去集水而不是花粉。” 蜜蜂會找到水源，將它們吞入體內的一個特殊的小室，然后飛走。但是，有時它們會掉進去。如果無法釋放自己，它們就會死亡。

在加州理工學院自治系統(tǒng)和技術中心(CAST)工作的Roh和Gharib已經開始將他們的發(fā)現(xiàn)應用于他們的機器人研究，開發(fā)出一種小型機器人，該機器人使用類似的動作來導航水面。盡管耗費大量人力，但該運動有一天可以用于制造能夠飛行和游泳的機器人。

這項研究的標題是“蜜蜂利用翅膀進行水面運動。”