蜻蜓的外部形态特征与蜻蜓起飞和飞行的关系初探(下)

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1、蜻蜓的外部形态特征与蜻蜓起飞和飞行的关系初探(下)——第二十届全国青少年科技创新大赛三等奖作品作者：刘锦程    文章来源：创新研究院网站编者按：本项目曾获第二十届(2005年)全国青少年科技创新大赛动物学类三等奖。研究实验（五）观察蜻蜓是如何飞行的首先用棉线捆住蜻蜓的胸部，将棉线的另一端系在室内高处横杆上。用数码照相机拍下蜻蜓飞行的过程，然后进行图像观察和分析。1、蜻蜓飞行时、蜻蜓翅的振动模式蜻蜓飞行时，翅上下拍动，同时翅沿翅轴转动，迅速改变翅的角度，在翅下拍至最底点时，蜻蜓翅快速向外旋转；而在翅上抬至最高点时，蜻蜓翅又快速向

2、内旋转，这种振翅方式是昆虫中最简单的一种振动模式。同时，蜻蜓在飞行时，前翅与后翅是各自分别拍动的，只是前翅的动作比后翅的稍慢,前后差距大约是上下拍动所需时间的八分之一。因此在一定时间内蜻蜓翅的上下拍动是一致的，有时却恰好相反，蜻蜓振翅频率非常快，每秒钟可振动16——40次。（见上图）（注：对蜻蜓翅的振动模式观察与参考书记载一致）2、观察蜻蜓去掉翅痣、剪断前缘脉、亚前缘脉基部和剪去半翅与全翅后，对蜻蜓飞行的影响。A.在蜻蜓翅的前缘近顶角处有翅痣，它是用来消除蜻蜓飞行时翅的振颤，去掉蜻蜓翅痣，蜻蜓飞行时，就会象喝醉了酒一样遥遥摆摆飘

3、忽不定。B.剪断蜻蜓前、后翅的前缘脉、亚前缘脉基部,蜻蜓无法飞行,C.从翅节处剪去一半前翅，飞行不稳，速度降低。；D.剪去全部前翅，蜻蜓无法飞行E.剪去后翅的一半，飞行不稳，速度降低。F.剪去全部后翅、无法起飞，抛向空中后，迅速下降，落地。3、蜻蜓飞行时腹与足的作用蜻蜓飞行时，身体非常灵活，它即能快速飞行，迅速变换方向和高度，又能在某一高度缓缓滑翔，或浮在半空中，甚至还能倒飞、侧飞、上下直飞。而这一切都是由于蜻蜓的腹部在起作用。蜻蜓在飞行时，腹部经常卷起或弯曲，这是用来改变蜻蜓的飞行速度、方向和高度的。六足在飞行时收缩叠加到胸前

4、，就象飞机起飞后将轮子收起一样是为了减少飞行阻力。（见下图）（见表十三）当我们将蜻蜓的腹部去掉一半时，蜻蜓只能直飞，无法改变飞行方向或在空中滑翔，而且飞行速度和高度也有所降低。将蜻蜓的腹部全部剪掉，蜻蜓无法飞行。（见表十三）（见下图） 四·实验结论通过对三种蜻蜓的外部结构进行观察与测量，我们对蜻蜓各个部位的长度、重量、体积及它们之间比例关系有了清楚的了解。A.蜻蜓的体长越长、自身的头、胸、腹、翅、足也越长。B.蜻蜓的自体越大，其头、胸、腹、翅、足也相对越重，C.蜻蜓整体的体积与蜻蜓的头、胸、腹、翅、足的体积成正比。D.同一种蜻蜓

5、，虽然有大有小，但其头、胸、腹、前后翅和前、中、后足的比例一致。E.同一种蜻蜓，虽然有大有小，但其体长与前、后翅长的比例一致。F.同一种蜻蜓，虽然有大有小，但其腹长与前、后翅长的比例一致。G．蜻蜓翅的面积与蜻蜓自体的大小成正比。H．我们观察了蜻蜓翅的结构，发现蜻蜓翅的管状翅脉较硬又有一定的弹性，起着支撑和加固翅的作用；蜻蜓翅的结构，决定了蜻蜓的飞行能力。（二）在观察测量三种蜻蜓空中负重飞行能力及最大负重量时，我们得到的结论是蜻蜓身体越大，在空中负重飞行能力就越强。就伟蜓而言，负重达到1.29克，是自身重量的1.5倍。（三）蜻蜓在

6、起飞前和起飞瞬间，六足各有分工，且配合默契，而剪去中、后足，对蜻蜓的起飞有很大的影响。蜻蜓在起飞前和起飞瞬间六足的站立方式不同，起飞前，中后足用于抓牢物体使身体保持平衡。前足起辅助作用，起飞瞬间，前足首先折叠到胸与头之间，中后足为起飞起助推作用。去一对前足对起飞没有影响。正常情况下，蜻蜓起飞大于45度角，前飞或侧飞，去掉中足对起飞有影响。起飞角度缩小，速度变慢。去掉后足对起飞有很大影响。若将蜻蜓的足全部去掉，起飞角度在大于0度小于45度之间。起飞距离加大，而且起飞速度会降低一半左右。蜻蜓起飞的瞬间，变换翅的角度，增加振翅频率，随

7、着拍动频率的加快，当升力大于自身重量时，蜻蜓起飞，中后足为起飞起助推作用。（四）蜻蜓在飞行时，各部位的变化，使其能在空中保持良好的状态。A.在蜻蜓飞行时，由于上升气流与下降气流同时存在，再加上蜻蜓的振翅频率高与空气摩擦大，所以翅向下振动时，翅后部便会上翘，而翅向上振时，翅后部便会下垂。B.翅痣在蜻蜓飞行的过程中有转移重心、保持飞行平稳的做用。当翅痣距翅基的长、平均约占蜻蜓翅总长的百分之七十到八十；翅痣的长、平均约占蜻蜓翅总长的百分之五到百分之十五；翅痣距顶角的长、平均约占蜻蜓翅总长的百分之五到百分之二十这一范围内，蜻蜓能够保持平

8、稳飞行。如果翅痣距翅基的长度过短，则无法起到保持蜻蜓平稳飞行的做用；如果翅痣距顶角的长度过短，则蜻蜓翅极易折断。剪去蜻蜓翅痣，蜻蜓无法正常飞行。C．剪断蜻蜓的前缘脉、亚前缘脉基部，蜻蜓无法起飞，但将蜻蜓抛起，蜻蜓可以滑翔一段距离；剪去蜻蜓半翅，蜻蜓可以飞行，但起