通过了解甲虫飞行保护松林

山松甲虫是导致北美松林树木死亡的主要原因之一。例如，这种昆虫已经杀死了不列颠哥伦比亚省和艾伯塔省数千英亩的松林，因此这些地区更容易遭受野火袭击。树木死亡率的增加使加拿大的森林变成了大气中二氧化碳的大量净来源——从枯木燃烧或腐烂的木材中排放——而不是一个汇。

在AIP Publishing 的Physics of Fluids中，阿尔伯塔大学的研究人员从流体力学和昆虫学的角度研究了山松甲虫的飞行性能。了解昆虫飞行的这些方面可以改进对其在环境中传播的估计并保护松树林。

为了检查昆虫的飞行，该团队采用了一种以前用于理想机翼的模型。他们表明，它可以成功地应用于跨生物性别、昆虫年龄和体型的多个个体动物。通过这样做，该模型可以预测这些因素如何影响飞行特性。

作者 Zahra Hajati 说：“我们发现速度和翅膀振幅的无量纲分组可以预测昆虫产生的推力，并且这种分组可以显着提高我们确定影响昆虫飞行性能的因素的能力。”

在观察了多种昆虫后，每一种昆虫的翅膀形状(包括一些翅膀受损)、年龄和大小都略有不同，该团队发现了不同群体的差异。雌性甲虫的飞行耐力可能比雄性强，而年轻的甲虫飞行时的推力比其他年龄段的小。

“该模型为昆虫学研究开辟了新途径，提供了一种显着提高昆虫传播研究统计置信度水平的方法，”Hajati 说。

为了使机翼模型起作用，研究人员必须对其进行修改以处理昆虫的 3D 机翼，而不是理想化机翼的经典泪滴形状。令人惊讶的是，理想化机翼与小而真实的机翼之间的主要区别是粘度的相对影响，昆虫比理想化的情况更敏感。

“当我们根据昆虫产生的推力绘制模型时，我们准备好看到一团点粗略地排列成一条线，所以我们很高兴在我们的数据中看到这样一条直线，”Hajati 说，“我们很惊讶力与机翼运动的线性关系。”

每次拍翅大约为百分之一秒，研究人员观察了昆虫在几次拍翅过程中产生的力。然而，在自然界中，昆虫可以在散布飞行期间飞行数小时。展望未来，该团队计划将力产生和能量消耗的翼拍到翼拍比例与昆虫在整个飞行过程中可以分散的距离联系起来。