揭開鳥類飛翔之謎 胸肌是天然發動機

 |2011.01.22
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【本報綜合外電報導】像鳥那樣自由翱翔天際,是人類長久以來的夢想。雖然自從美國萊特兄弟發明飛機後,百年來飛行技術突飛猛進,但即使最普通無奇的鳥,所具備的飛行能力,依然令人類的飛行器(飛機)自嘆不如。美國蒙大拿州大學飛行實驗室的生物學家,對此便深有體會。

據美國《紐約時報》報導,該實驗室創始人肯尼思‧戴爾表示

:「鳥類能在短短幾秒鐘內,將速度從零加速到每小時四十英里(約六十四公里),或降落在處於移動狀態的樹枝上,這實在令人非常吃驚。」

戴爾和同為生物學家的布萊特

‧托巴爾斯克,一直致力於縮小飛行器與鳥類飛行能力之間的差距。在飛行實驗室,他們帶領幾名研究生,努力嘗試揭開鳥類飛行之謎。他們透過實驗在鳥類翅膀前緣上方,發現了增強鳥類升力的渦流。

為了研究鳥類的飛行,他們還在姬地鳩和大烏鴉等鳥類胸部植入晶體傳感器,測量飛行過程中的肌肉收縮。托巴爾斯克指出:「胸肌是鳥類的發動機!牠們飛行時所需的能量,有百分之八十來自胸肌!」

此外,他們還在鳥身上安裝微型面罩,以測量新陳代謝;CT掃描則被用於揭示飛行的物理過程。在研究中,他們又對鳥類的骨骼進行掃描,並結合飛行時拍攝的三DX光片,創建鳥類飛行的紀實動畫,展現鳥類飛行時的關節運動。

根據他們的發現,鳥類剛開始起飛時,會向上拍打翅膀,在達到極限之後再向下移動,最後飛向藍天。托爾巴斯克解釋:「翅膀會捲入空氣,就像風扇一樣,同時在下方形成氣體噴射,速度達到每小時十六公里。

他們其中一個重要研究課題,是鳥類的形態學特徵如何影響牠們的行為。鳥類體型愈小,飛行的敏捷性愈高———天鵝可能需要兩個足球場的距離才能完成起飛,而蜂鳥卻可以像直升機一樣直接爬升。

托巴爾斯克指出:「鳥類體型愈小,空氣對其身體的粘性愈大。」這部分解釋了蜂鳥為何擁有如此驚人的機動性,以及為何能夠在空中長時間盤旋。

在漫長的歲月變遷中,蜂鳥的翼骨大幅縮短同時進化出巨大的胸肌,允許牠們一秒鐘振翅八十次,更可以像直升機一樣盤旋一個半小時,其他鳥類則無法做到這一點。

藉由對鳥類飛行研究取得的發現,期望未來的飛行器將具備和鳥一樣不可思議的飛行能力。

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