大黄蜂在经济模式下承受沉重负荷

大黄蜂是昆虫世界中举足轻重的动物，能够以几乎自己的体重在机上的花蜜中飞回蜂巢。2月5日发表在《科学进展》上的一项研究显示了它们的工作方式-蜜蜂表现出的行为灵活性比您从冒犯的昆虫所期望的更大。

加利福尼亚大学戴维斯分校生物科学学院研究员苏珊·加格里尔迪(Susan Gagliardi)说：“它们可以承担其体重的60%，70%或80%的飞行重量，这对我们四处走走来说将是巨大的负担。” 。“我们很想知道他们是如何做到的，以及将食物和补给品带回蜂巢需要多少费用。”

神经生物学，生理学和行为学系副教授Gagliardi和Stacey Combes测量了大黄蜂在专门设计的室内(倒空的雪球)中飞行所消耗的能量。他们将小块焊锡丝附着在蜜蜂上以调节体重。

加利亚尔迪说：“我们把蜜蜂放在一个小房间里，我们测量它们产生的二氧化碳。它们主要是燃烧糖，因此您可以直接知道它们飞行时使用了多少糖。”

他们还使用高速视频检查机翼的节拍和运动。

康比斯说，大黄蜂的飞行方式与飞机完全不同。当空气在飞机机翼或旋翼叶片上平稳流动时，蜜蜂将其机翼相对于空气成大角度移动，从而产生绕机翼卷曲的涡流。这产生的升力要比平稳的气流大得多，但由于涡旋迅速分解，因此不稳定。蜜蜂能够通过快速移动翅膀来维持飞行。

两种飞行模式

由于大黄蜂会从它们所携带的花蜜中带走燃料，因此它们在飞行时应该变得更轻，并消耗更少的能量。令他们惊讶的是，康姆斯和加利亚尔迪发现，当蜜蜂重载时，它们实际上可以在单位负载下使用更少的能量。

康比斯说：“他们在飞行更重的负载时会更经济，这在能量学方面没有任何意义。”

仔细观察，研究人员发现大黄蜂有两种不同的方式来应对不断增加的负荷。当它们承受更大的负荷时，它们总是会增加冲程幅度(机翼拍打的距离)，但这不足以独自支撑额外的重量。为了弥补这种差异，蜜蜂可以提高机翼拍频率，从而产生更大的升力并增加能量消耗。

但是蜜蜂也有一种替代的，微妙的飞行模式，它使蜜蜂能够承受较重的载荷，而消耗的能量却少于增加拍打频率时的能量。

康姆斯说，虽然这种“经济模式”可能涉及机翼在行程之间反向旋转的方式发生变化，但目前尚不清楚。但这是蜜蜂可以选择做或不做的事情。

Combes说：“事实证明，这是他们在如何支持负载方面做出的行为选择。”当蜜蜂轻载或休息时，它们更有可能增加翼拍频率。当它们承受更重的负荷时，它们会切换到神秘的经济模式，从而产生足够的力来支撑负载，而拍动频率只有很小的增加甚至减少。

经济稳定

如果蜜蜂在飞行时可以节省能量，为什么他们不一直使用这种经济模式?尚不明确，但是高机翼拍频可能具有性能优势，例如在保持湍流空气中的稳定性或避免障碍物方面，康姆斯说。

她说，这项工作促使康贝斯看到昆虫的方式发生了变化。

“当我开始从事这一领域时，倾向于将它们看作是小型机器，我们认为它们在零负载时会扇动翅膀，而在它们承受50%负载时会扇动翅膀，而每只蜜蜂都会这样做。每次都一样。”她说。“这使我们意识到这是一种行为，他们会选择做什么。即使在不同的日子出现同一只蜜蜂，也会选择一种振翅高飞的新方法。”

该论文的其他作者是华盛顿大学西雅图分校的卡林·斯威策(Callin Switzer)和拉勒米怀俄明大学的迈克尔·狄伦(Michael Dillon)。这项工作得到了美国国家科学基金会的部分资助。

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