“動物都是科學(xué)家”系列七：打不著的蒼蠅

馬睿棋

今天，我們要講的這個小生命非常招人煩，那就是蒼蠅。它們是夏天餐桌上最不招人待見的不速之客，轟不走，打不死，落腳之處，使得一盤盤食物因衛(wèi)生原因而遭人嫌棄。

在拿著蒼蠅拍追逐蒼蠅這項競技運動中，人類落敗的概率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于成功的概率。蒼蠅為何能勝過自稱萬物之靈長的人類？原因在于蒼蠅擁有一對可觀六路的復(fù)眼，以及一對堪稱“天然導(dǎo)航儀”的平衡棒。

寬廣的復(fù)眼視野

我們的眼睛位于頭部的前方，兩只眼睛只有一對視網(wǎng)膜成像系統(tǒng)，這叫作單眼。而包括蒼蠅在內(nèi)的很多昆蟲，則擁有一雙巨大的復(fù)眼，占據(jù)了頭部很大的一塊地方。

每個復(fù)眼都是由若干個小眼組成的。不同物種的昆蟲，其小眼的數(shù)目、大小和形狀差別很大。家蠅的復(fù)眼由4000個小眼組成，蝶、蛾類的復(fù)眼有28000個小眼。昆蟲的小眼一般呈六角形，雄性介殼蟲的復(fù)眼中則有無數(shù)個圓形小眼。

每個小眼都是一套獨立的成像系統(tǒng)，由角膜鏡、晶狀體及感光細(xì)胞組成。角膜鏡是小眼表面的六角形凸鏡，可以匯聚光線。角膜鏡下面是圓錐形的晶狀體，與角膜鏡一起構(gòu)成集光器。集光器下面，連接著視覺神經(jīng)。

復(fù)眼中的每個小眼與人類的眼睛比起來，其成像系統(tǒng)比較簡陋，每個小眼感覺到光的刺激后，形成光點組成的影像僅能分辨明暗和顏色。昆蟲的大腦對來自復(fù)眼中小眼的圖像處理功能也不夠強(qiáng)大，小眼疊加在一起所形成的復(fù)眼視覺更像一幅馬賽克拼貼的畫面，像素低，畫面解析度差。

有著如此明顯的缺點，昆蟲為何還要堅持進(jìn)化出復(fù)眼呢？這和昆蟲的飛行有關(guān)。

體格弱小的昆蟲掌握了飛行技能后，其覓食的空間大大擴(kuò)大，逃避天敵的空間也大大增加。

地面上的一些動物喜歡吃昆蟲，天空中的很多鳥類更是將昆蟲列為食譜中的主菜。鳥類捕食昆蟲時，習(xí)慣了借助地球的重力，加速俯沖。當(dāng)一只鳥俯沖下來的時候，對昆蟲來說是遮天蔽日，直接導(dǎo)致昆蟲身體上方的光影出現(xiàn)了變化。

復(fù)眼雖然成像能力差，但是對光線的明暗變化反應(yīng)異常靈敏，每個小眼可以在很短的時間內(nèi)，以非常高的頻率對光影變化作出反應(yīng)。正常人的眼睛每秒能分辨24幅圖畫（這也是動畫片的最低速度），而昆蟲的復(fù)眼可分辨240幅左右。因此，復(fù)眼可以通過高頻率感知光影的變化，有效地計算自身與所觀察物體的相對方位、距離。因此，昆蟲對靠近自己的移動物體的反應(yīng)十分敏銳。例如，當(dāng)一個物體突然出現(xiàn)時，蜜蜂的反應(yīng)時間只要0.01秒，捕食類昆蟲對移動的物體則更加敏感。

此外，復(fù)眼的視野比較寬廣。蒼蠅的復(fù)眼幾乎能看清360度范圍內(nèi)的物體。無論你從哪個方向舉著蒼蠅拍靠近，蒼蠅靠著復(fù)眼都能發(fā)現(xiàn)偷偷靠近的你！

起飛速度快

昆蟲的身體分為頭、胸、腹3個部分，胸部有3對足、2對翅膀。然而，雙翅目的昆蟲卻將一對后翅退化成了啞鈴狀的平衡棒，僅留一對翅膀用于飛行。

蒼蠅飛行時，其平衡棒以300次/秒的頻率振動。如果身體發(fā)生傾斜和偏離航向，或振動平面發(fā)生變化時，平衡棒的莖部感受器就會感覺到，并傳遞給大腦神經(jīng)中樞，從而迅速地平衡身體并糾正航向。

平衡棒是蒼蠅飛行時的導(dǎo)航利器，在靜止時，蒼蠅同樣會有規(guī)律地振動平衡棒。這種有規(guī)律的振動就像熱身運動一樣，讓蒼蠅隨時能起飛。就像在紅綠燈路口等待綠燈的汽車一樣，發(fā)動機(jī)沒有熄火，只要綠燈一亮，就可以快速啟動行駛。

為什么總打不著蒼蠅？因為蒼蠅時刻都在準(zhǔn)備起飛。常見的蒼蠅屬于有瓣蠅類，這種蠅類起飛的速度比其他蠅類更快，起飛過程平均只需7.34毫秒。而人眨一次眼睛就要用時300毫秒，可想而知蒼蠅的起飛速度有多快。

如果平衡棒受到損傷，那么蒼蠅的反應(yīng)、起飛速度與飛行穩(wěn)定性都會大打折扣。

科學(xué)家根據(jù)蒼蠅平衡棒的原理，研制出振動陀螺儀等新型導(dǎo)航儀器，用在飛機(jī)、火箭和其他航天器上，這樣不僅可以防止危險的螺旋飛行，保證飛行的穩(wěn)定性，而且可實現(xiàn)自動駕駛。