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