新型飞行方式与轻质翅膀提升微小甲虫飞行性能

飞行速度通常与动物体型呈正相关。然而，微小的羽毛翅甲虫能够达到体型是其三倍的昆虫的飞行速度和加速度。本研究表明，这种卓越性能源于其减轻的翅膀质量以及一种先前未知的翼动周期类型。我们的实验结合了对最小昆虫之一——甲虫 Paratuposa placentis（体长 395 μm）的形态学和运动学三维重建。其扑动的刚毛翅遵循一个明显的八字形轨迹，包括近乎垂直的上下扑动以及在身体上方和下方扑动反转时的拍击动作。鞘翅充当惯性制动器，防止身体过度振荡。计算分析表明，翼动周期在功能上可分解为两个产生巨大向上力的动力半行程和两个向下拖拽的恢复半行程。与较重的膜质翅相比，相同尺寸的刚毛翅运动所需惯性功率很小。因此，肌肉机械功率需求在整个翼动周期中保持正值，使得弹性储能变得不必要。这些适应性特征有助于解释极端微小的昆虫在小型化过程中如何保持良好空中性能，这是其进化成功的因素之一。