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来自研究机构

通过了解甲虫飞行来保护松林

日期:
2023年5月9日
来源:
美国物理学会
简介:
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对其在环境中传播的估计,并保护松林。为了研究昆虫的飞行,研究小组采用了一种以前用于理想翼型的模型。他们表明,这种方法可以成功地应用于不同生物性别、昆虫年龄和体型的多个动物个体。这样,该模型就可以预测这些因素如何影响飞行特性。
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山松甲虫是北美松林树木死亡的主要原因之一。例如,在不列颠哥伦比亚省和阿尔伯塔省,这种昆虫已经杀死了数千英亩的松林,因此,这些地区更容易受到野火的影响。树木死亡率的上升使加拿大的森林成为大气中二氧化碳的一个巨大净来源,而不是一个碳汇,二氧化碳是由燃烧或腐烂的树木排放的。

流体物理学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对其在环境中传播的估计,并保护松林。

为了研究昆虫的飞行,研究小组采用了一种以前用于理想翼型的模型。他们表明,这种方法可以成功地应用于不同生物性别、昆虫年龄和体型的多个动物个体。这样,该模型就可以预测这些因素如何影响飞行特性。

作者Zahra Hajati说:“我们发现,有一种无量纲的速度和翅膀拍幅分组可以预测昆虫产生的推力,这种分组可以显著提高我们确定影响昆虫飞行性能因素的能力。”

在观察了多种昆虫之后,研究小组发现,每种昆虫的翅膀形状(包括一些翅膀受损的昆虫)、年龄和大小都略有不同。雌性甲虫可能比雄性有更大的飞行耐力,年轻的甲虫比其他年龄的甲虫飞行的推力更小。

Hajati说:“这个模型为昆虫学研究开辟了新的途径,为昆虫扩散研究提供了一种显著提高统计置信水平的方法。”

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,而不是理想翼型的经典泪滴形状。令人惊讶的是,理想的机翼和小的,真实的机翼之间的主要区别是相对的影响粘度,昆虫是更敏感的比理想的情况下。

“当我们根据昆虫产生的推力绘制模型时,我们准备看到一个大致排列成一条线的点云,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,“我们惊讶于力与翅膀运动的线性关系。”

每次振翅的速度约为百分之一秒,研究人员观察了昆虫在几次振翅过程中产生的力。然而,在自然界中,昆虫可以在分散飞行中飞行数小时。展望未来,该团队计划将翅膀对翅膀产生的力量和能量消耗的比例与昆虫在整个飞行中可以分散的距离联系起来。

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故事来源:

材料所提供的美国物理学会注:内容可能会根据风格和长度进行编辑。


期刊引用

  1. Zahra Hajati, Antonia Musso, Zachary Weller, Maya Evenden, Jaime G. Wong。山松甲虫力产生的Strouhal和雷诺数标度流体物理学, 2023;35 (5) doi:10.1063/5.0145208

引用此页

美国物理学会。“通过了解甲虫的飞行来保护松林。”《科学日报》。科学日报,2023年5月9日。< www.koonmotors.com/releases/2023/05/230509122128.htm >。
美国物理学会。(2023, 5月9日).通过了解甲虫飞行来保护松林。《科学日报》.2023年6月15日检索自www.koonmotors.com/releases/2023/05/230509122128.htm
美国物理学会。“通过了解甲虫的飞行来保护松林。”《科学日报》。www.koonmotors.com/releases/2023/05/230509122128.htm(2023年6月15日访问)。

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