昆蟲翅膀藏玄機

文/瑢瑢  |2023.02.08
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圖/克拉克

文/瑢瑢

你一定看過瓢蟲,或是至少在插畫、照片上看過瓢蟲。那麼,你知道瓢蟲的翅膀是什麼樣子嗎?紅色或黃色半圓球形,上面帶有黑色斑點,對嗎?不是哦,瓢蟲真正用來飛行的翅膀,是透明膜質的,藏在表面那兩片有點點的硬殼下方。平時外層的硬殼緊閉,只有在準備飛行時,瓢蟲才會將硬殼打開,快速彈射出內層的膜質翅膀,輕盈起飛。

其實不只是瓢蟲,包括獨角仙、鍬形蟲、糞金龜等昆蟲,前翅都特化成堅硬的甲殼,功能像是翅膀上的蓋子,可以保護真正用來飛行的後翅,就像包覆著劍的鞘而稱「翅鞘」,牠們被歸類為「鞘翅目」的昆蟲家族,也就是我們所俗稱的「甲蟲」。

翅膀型態  分類依據

昆蟲擁有兩對翅膀,典型的翅膀呈現輕薄透明的膜質,翅面上布滿縱橫交錯、由氣管加厚形成的翅脈,但因著生活環境的不同需要,也存在許多變異的情況,昆蟲翅膀的不同形態、肌理和紋路,正是分類上的重要依據。除了鞘翅目的前翅特化為堅硬的盔甲,鱗翅目的蝴蝶和蛾類,翅膀上鋪滿細小的鱗片;直翅目的翅膀狹長,前翅基部為堅韌的革質,後翅則為膜質;纓翅目的翅膀外緣排列有整齊的長細毛;雙翅目的蚊、蠅、虻等昆蟲,後翅特化為一對短小的平橫棍;也有少數昆蟲沒有翅膀,例如喜歡藏身在古舊書籍裡的蠹蟲,而某些螞蟻、跳蚤、蚜蟲等昆蟲的翅膀,則因長年不用而退化。

昆蟲和鳥兒同樣擁有翅膀,也都能在天空飛翔,不過,牠們飛行的方式很不一樣。鳥類的羽翼寬大、身體很輕,只要起飛時快速振翅幾下,大多數的時候都可以乘著氣流,自在翱翔;而昆蟲的翅膀又輕又小,和身體的重量不成比例,牠們需要不停地快速鼓動翅膀,才能保持飛行狀態。科學家發現,昆蟲的飛行原理類似直升機的螺旋槳,當牠們向下拍動翅膀時,空氣會受到攪擾而形成一股向上的螺旋氣旋,牠們就是藉著這股反作用力拍翅前進。

輕巧構造  充滿驚奇

昆蟲精巧的翅膀構造,經常是仿生學的研究對象。例如,科學家想了解瓢蟲翅鞘下方內翅快速收合的祕密,便用樹脂做了仿製的鞘翅,連同高速攝影機一起安裝在瓢蟲身上,錄下牠們摺疊、收合翅膀的過程。發現瓢蟲內翅具有類似彈簧的彎曲紋路,能夠靈活而迅速的伸展和收合,科學家打算將這種特殊構造,應用在輕量級摺疊傘、微型醫療顯示器等需要開合的結構上。

而蝴蝶鱗片的晶體排列和堆疊方式,則隱藏著奈米高科技。當光線照在蝴蝶翅膀上時,鱗片表面的結構會讓光產生多層次的反射和偏折,發出帶金屬感的絢麗光澤。科學家從中得到靈感,著手研發本身耗能極少,僅需借助環境光源的調節顯示器,若產品發成功,將能節省90%的螢幕耗電量。昆蟲的翅膀不僅能帶牠們飛上天空,還隱藏著許多學問,真的是不能「小看」它們呢!

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