蒼蠅的飛行奧秘

蒼蠅到處亂飛，在骯臟的地方大量聚集，發(fā)出嗡嗡的聲音，讓人心煩意亂。但是人很難打著它們，這是為什么呢？2008年9月，廣東佛山禪城區(qū)的東鄱小學(xué)的三個(gè)小學(xué)生因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了蒼蠅飛行的秘密而獲獎(jiǎng)了，他們到底發(fā)現(xiàn)了什么呢（圖1）？

(1) 研究蒼蠅飛行的秘密

2008年9月的一天，廣東佛山禪城區(qū)一個(gè)普通的菜市場里，一片忙碌的景象。在菜場放垃圾的角落里有幾個(gè)人與眾不同，他們?cè)诿媲暗睦牙飻[了幾個(gè)瓶子，還不時(shí)地拍照。大家紛紛猜測他們是做什么的，這幾個(gè)瓶子有什么用？一天時(shí)間過去了，其中一個(gè)瓶子里竟然堆滿了蒼蠅的尸體。普通的瓶子為什么會(huì)成為蒼蠅的墳地？事情還要從一年前說起。

2007年9月東鄱小學(xué)科技教室里，蘇老師正在給幾個(gè)學(xué)生上課。

蘇老師:天比較熱，有蒼蠅在桌面上亂飛，我說，你們?cè)囈幌麓蜻@些蒼蠅，看能不能把它們消滅了。有的同學(xué)說，我在家里也拍過，我早知道，蒼蠅是拍不到的。

看到學(xué)生開始感興趣了，蘇老師提議現(xiàn)在就出去打蒼蠅，看看誰消滅的蒼蠅多，說干就干，他們?cè)谔K老師的帶領(lǐng)下出發(fā)了。

都知道蒼蠅不容易打，可到了街上才真正體會(huì)到打死一只蒼蠅的難度有多大。幾個(gè)孩子在街上轉(zhuǎn)悠了半天，連一只都沒消滅掉。明明見一堆蒼蠅停在眼前，可是一掌拍下去就全飛跑了（圖2）。

(2) 顯微鏡下蒼蠅的真面目

打了一下午蒼蠅，孩子們累得筋疲力盡，卻一只蒼蠅都沒有打到。他們沒灰心喪氣反而對(duì)蒼蠅更感興趣了。蒼蠅為什么這么難打呢？蒼蠅到底如何躲過追擊的呢？用什么方法能消滅它們呢？伴隨著這些問題，他們對(duì)蒼蠅的研究也開始了。

回到家里，大家分頭收集資料。鐘路予的任務(wù)是在網(wǎng)上收集有關(guān)蒼蠅的照片，劉一鳴有很多課外書，負(fù)責(zé)在書里尋找與蒼蠅有關(guān)的知識(shí)。王湘則尋找與蒼蠅有關(guān)的電視節(jié)目。

幾天后，蒼蠅的身體構(gòu)造、生活習(xí)性等資料匯集到了一起，可是蒼蠅怎么飛行，怎么躲避追打的卻沒有，只有靠自己搞清楚了。

蘇老師:要想弄清楚一件事情，首先要觀察。如果你覺得它飛得巧妙，那你就進(jìn)行觀察，看看它是怎么樣巧妙，對(duì)它的飛行技巧進(jìn)行觀察。

確定了觀察的目標(biāo)后，孩子們馬上拿起了手邊的觀察工具跑到了市場。問題馬上出現(xiàn)了。

劉一鳴:放大鏡放大的范圍很有限，只能放大這么一點(diǎn)點(diǎn)，蒼蠅一飛過去就找不到了。

為了能夠留住蒼蠅，鐘路予從家里帶來了殺蟲劑，他本想先迷昏蒼蠅再拿回去研究，可是蒼蠅只要一沾到殺蟲劑馬上就死了。

鐘路予:還用了殺蟑螂的“黑旋風(fēng)”也失敗了，輕輕噴一點(diǎn)，剛開始不死，但是拿回來之后還是死了。

蒼蠅雖然死了可是還能用來觀察。學(xué)生們把在市場殺死的蒼蠅帶回學(xué)校的科技室，鐘老師借來了學(xué)校的顯微鏡，學(xué)生們第一次清楚地看到了蒼蠅的真面目。平時(shí)看蒼蠅是黑乎乎的一團(tuán)，在顯微鏡下它的身體構(gòu)造很精致。它的身體由頭、胸、腹三部分組成，頭的前端長著兩個(gè)大大的復(fù)眼。嘴長得很奇怪，是喇叭狀，吃東西舔著吃，一邊吃一邊往外流。大家都認(rèn)為蒼蠅很臟，原因就是蒼蠅什么都吃，尤其喜歡吃一些有強(qiáng)烈氣味的東西，比如腐爛的垃圾、腥臭的動(dòng)物內(nèi)臟，甚至人類和牲畜的糞便，同時(shí)它也喜歡吃人類的食物。蒼蠅吃完臟東西后又飛到人類的食物上，就會(huì)帶來大量的病毒和細(xì)菌（圖3）。

(3) 蒼蠅給人類的食物帶來大量病毒和細(xì)菌

我們觀察蒼蠅的時(shí)候，總是看到蒼蠅在搓手搓腿，這可不是它愛干凈，蒼蠅的鼻子長在腳上。每次只要它飛到食物上，就先用腳上的味覺器官嘗一嘗食物的味道如何，然后，再用嘴去吃。因?yàn)樯n蠅很貪吃，又喜歡到處飛，所以見到任何食物都要去嘗一嘗。這樣，蒼蠅的腳上就沾有很多食物，既不利于蒼蠅飛行，又阻礙了它的味覺。所以蒼蠅把腳搓來搓去，是為了把腳上沾的食物搓掉。蒼蠅能夠躲過人類的追擊最主要的原因之一就是它的眼睛。蒼蠅的眼睛是復(fù)眼，這種眼睛能夠放慢看到的動(dòng)作。因此在蒼蠅看來人在拍打時(shí)的動(dòng)作就像是慢動(dòng)作一樣。于是蒼蠅就能夠第一時(shí)間感覺到危險(xiǎn)。光感覺到危險(xiǎn)還不夠，還要能夠逃脫才行，那么蒼蠅是怎么逃脫的呢？

了解了蒼蠅的基本構(gòu)造之后，還要了解蒼蠅是怎么飛行和躲避危險(xiǎn)的。劉一鳴提出了他的看法。

劉一鳴:可以用照相機(jī)，照相機(jī)鏡頭類似于顯微鏡，可以放大，還可以記錄蒼蠅飛行的經(jīng)過。

為了研究能夠繼續(xù)進(jìn)行，蘇老師拿出了自己的照相機(jī)，并教會(huì)了大家照相的基本方法。幾個(gè)學(xué)生拿著照相機(jī)沖進(jìn)了菜市場。

一天下來，拍的照片有幾百張，一張比一張精美。看到自己拍的照片那么好看，大家都很興奮?？蓡栴}又來了，所有拍到的清楚的照片都是蒼蠅在休息，飛行中的蒼蠅根本拍不到 ，這可怎么辦呢？

蘇老師發(fā)現(xiàn)相機(jī)有三十分之一秒、十五分之一秒和七點(diǎn)五分之一秒的連拍功能，利用這些功能可以拍動(dòng)態(tài)的東西。

第二天，學(xué)生們拿著相機(jī)又趕到了市場，這次他們用連拍進(jìn)行拍攝，每次連續(xù)拍攝16張。這種方法能否幫助他們捕捉到蒼蠅起飛的瞬間呢？

在連續(xù)的一張張照片中他們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)規(guī)律，起飛之前，蒼蠅老是蹲一下才飛，而不是一下子飛上去。

在高速攝影機(jī)拍攝的畫面中大家也發(fā)現(xiàn)了蒼蠅腿部蹬踏的過程，這說明蒼蠅在起飛前很可能會(huì)用彈跳加速起飛，這會(huì)不會(huì)是揭開蒼蠅飛行秘密的關(guān)鍵呢？

由于市場里很混亂，蒼蠅到處亂飛。雖然用了照相機(jī)的連拍功能，但是研究蒼蠅的飛行還是很困難，同學(xué)們決定限制蒼蠅的活動(dòng)范圍。蘇老師和學(xué)生們一起制作了一個(gè)觀察箱，根據(jù)測量的需要在箱子的每一邊畫上了間隔一厘米的刻度（圖4）。

(4) 老師指導(dǎo)他們研究蒼蠅飛行規(guī)律

每天放學(xué)后，同學(xué)們就去市場抓蒼蠅。抓到后把蒼蠅帶回學(xué)校放入特制的觀察箱中，近距離地觀察蒼蠅的一舉一動(dòng)，每天都能有新的發(fā)現(xiàn)。隨著學(xué)生們對(duì)蒼蠅了解的加深，他們?cè)絹碓娇释軌蚪议_蒼蠅飛行的秘密。

不知不覺，孩子們每天回家的時(shí)間越來越晚了，家長們開始為孩子擔(dān)心了。

這幾個(gè)小學(xué)生所在的東鄱小學(xué)是當(dāng)?shù)匾凰蛉姘l(fā)展而出名的小學(xué)，學(xué)校最大的特色就是把科技課作為每個(gè)學(xué)生的必學(xué)課程。

校長:我們也曾遇到過一部分家長對(duì)我們的工作不理解，他們擔(dān)心孩子們參加科技活動(dòng)會(huì)影響學(xué)習(xí)成績，但是我們還是堅(jiān)持了下來……目的就是從小在孩子們的心中播撒科技的種子。

孩子們?cè)谡掌邪l(fā)現(xiàn)了蒼蠅起飛之前先蹬腿，但是這并不能夠幫助我們消滅蒼蠅。他們的研究對(duì)于消滅蒼蠅有什么意義呢（圖5）？

(5) 連拍的照片揭示了蒼蠅的飛行軌跡

同學(xué)們想到也許可以從蒼蠅受驚后的飛行軌跡入手。研究記錄的視頻，一個(gè)奇怪的現(xiàn)象引起了大家的注意，蒼蠅每次在受驚之后都會(huì)以一個(gè)非常小的角度離開地面，30度左右甚至更小，這個(gè)起飛角度會(huì)不會(huì)就是它們躲避追擊的秘密呢（圖6）？

(6) 蒼蠅受驚之后起飛的角度在30度左右

根據(jù)蒼蠅起飛角度小于30度這個(gè)特點(diǎn)，蘇老師和三個(gè)學(xué)生一起研究起了簡易捕蠅器。

學(xué)生們認(rèn)為，只需要一個(gè)普通的瓶子就可以達(dá)到目的，什么樣的瓶子最合適，實(shí)驗(yàn)之后就能知道。幾個(gè)孩子拿來了家里廢棄的各種瓶子，又從菜場拿來了蒼蠅最喜歡的魚血，把魚血抹在瓶子的內(nèi)壁，然后把瓶子放到市場蒼蠅最多的垃圾堆旁。

按照計(jì)劃，蒼蠅從瓶口進(jìn)入取食，想飛出來的時(shí)候由于起飛角度所限無法從正上方的瓶口飛出，最終困死瓶中。

蘇老師:很多蒼蠅順著那個(gè)口進(jìn)去了，進(jìn)去之后，竟然真的不會(huì)出來，一飛就碰壁，再一飛“啪”就倒下了，很快就抓了一瓶蒼蠅。

捕蠅器成功了，孩子們把他們對(duì)于蒼蠅的研究寫成了論文參加了全國科技創(chuàng)新大賽，還拿到了金獎(jiǎng)。劉一鳴和王湘即將進(jìn)入中學(xué)學(xué)習(xí)，在東鄱小學(xué)一起研究蒼蠅的日子一定會(huì)成為他們一生中精彩的一筆（圖7）。

(7) 瓶子捕蠅器成功了