蜂鳥是如何穿越森林狹縫？ 獨特飛行技巧大公開

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加州大學伯克利分校的研究發現，蜂鳥擁有獨特的側飛技巧，讓牠們能夠巧妙地穿越狹小空間。這項研究於11月9日發表在《實驗生物學》上，揭示了蜂鳥如何以其獨特方式，應對它們在茂密林地中飛行時遇到的挑戰。

一般的鳥類在穿越緊密樹葉間的狹窄通道時，會在腕部或肘部彎曲翅膀。然而，蜂鳥在飛行中無法彎曲翅骨，所以牠們如何穿越樹葉和交錯枝條之間的縫隙呢？

通過高速攝影技術，科學家團隊捕捉了蜂鳥進行這些精密動作的瞬間。當蜂鳥面對太窄而無法容納其翅膀展開的縫隙時，牠們會側向穿過，同時不斷拍打翅膀以保持高度。

對於更小的開口，或者當蜂鳥已經熟悉對面的環境時，牠們會收縮翅膀，穿過後再恢復拍打。加州大學伯克利分校的積分生物學教授羅伯特·達德利表示，這種徹底改變側向移動和翅膀的拍動方式，是一種令人驚奇且新穎的穿越方式。




A和B面板顯示了一只蜂鳥從側面和下方穿過狹縫的畫面。C和D面板則展示了蜂鳥翅膀向後收攏，像子彈般穿過狹縫的側面和底部視角。（圖／journal of experimental biology）


這項研究由馬克·巴杰博士主導，他在2016年從加州大學伯克萊分校獲得博士學位。研究團隊利用兩側的飛行場地，並設置了一個16平方公分的縫隙，引導蜂鳥穿過。這些蜂鳥的翅膀展開約12公分。透過在隔板兩側放置含有糖水的花型饋食器，並在蜂鳥訪問對面饋食器後遠程重新填充，從而鼓勵蜂鳥通過縫隙不斷地來回穿梭。

研究人員還改變了開口的形狀，從橢圓形到圓形，高度、寬度和直徑從12公分變化到6公分，並用高速攝影機記錄蜂鳥的動作。巴杰開發了一個計算機程序來追蹤每隻鳥在接近和穿越開口時嘴部和翅膀尖端的位置。


持續盤旋 側向通過


一隻安娜蜂鳥（Calypte anna）在拍動翅膀的同時側身穿越一個比其翅展小的狹縫。（圖／journal of experimental biology）


他們發現，當蜂鳥接近縫隙時，牠們通常會短暫地盤旋，評估開口，然後側向穿過，一邊向前伸展一邊向後掃動翅膀，穿越時不斷拍動翅膀以支撐體重。接著，牠們會將翅膀向前旋轉以繼續飛行。



一隻蜂鳥在樹枝間側身穿梭。（圖／journal of experimental biology）


達德利教授表示，這是蜂鳥在面對實驗情況時所展現出來的一種控制特性，而在一般盤旋飛行的蜂鳥中看不到這些特性。

這項研究不僅提供了對蜂鳥獨特飛行技巧的深入了解，也可能對未來無人機在複雜環境中的導航技術有所啟發。瞭解鳥類如何在雜亂環境中操縱自己，最終可能幫助工程師設計出更好地在複雜環境中導航的無人機。如巴杰所說，儘管目前的遙控四軸旋翼機在開放空間的表現已經超越了大多數鳥類，但從動物與複雜環境的互動中學習仍有其價值。



資料來源 : 明日科學
https://tomorrowsci.com/animals/20231116_02/