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蜜蜂、“視流”與飛行器

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蜜蜂是當之無愧的“建筑家”,它們筑造的六角形蜂巢規范得令人瞠目結舌,其承重能力同樣讓人大開眼界:1千克蜂巢竟能承受22千克的蜂蜜!更令人驚嘆的是蜜蜂的飛行能力和飛行絕技,它們可令任何技藝超凡的特技飛行員汗顏羞愧。如蜜蜂能充分地利用“能源”,一只蜜蜂吃一次蜜,就能飛行長達60千米的距離,即一只蜜蜂飛行300萬千米只需消耗1千克蜜。讓人們驚訝的是,蜜蜂的腦袋只有芝麻那么大,還不到人腦的百萬分之一,卻能指揮蜜蜂隨意穿梭于繁枝茂葉里,飛舞于姹紫嫣紅的鮮花叢中,或突然平穩地停頓下來采集花蜜。如此微小的大腦卻能應對如此靈敏的飛行和定位能力,真不可思議。為此,西方國家的不少大學和科研機構都對蜜蜂的靈巧飛行進行研究。澳大利亞國立大學的全天候蜜蜂飛行裝置研究所是美國、澳大利亞等國共同研發第二代火星探測器和軍用偵察飛行器的重要基地之一,也是深入觀察和研究蜜蜂視覺與飛行的機構之一。

奇妙的視覺系統

今天,人類已擁有了高科技的全球定位系統(GPS),借助于衛星,可以確定各種運動物體精確的位置,對飛機、船艦、導彈進行定位導航。然而,小型飛行裝置如果依靠全球定位系統導航,高速飛行于林間樹叢時,有可能突然一頭栽進人們放置的垃圾箱里。因為,全球定位系統只適用于在已繪制好地圖的地方給飛行器導航,無法用于航天飛行器的導航;而其他導航系統在戰爭中應用時,則往往容易將自己暴露給敵方。

蜜蜂在林中花間靈巧地高速飛行,卻不會撞上各種障礙物,這是因為蜜蜂有著非常精確的判斷飛行途中各種障礙物距離的視覺系統。人類與大多數脊椎動物一樣,依靠雙目視物,人的雙眼從不同角度看同一物體,在視網膜上產生有細微差別的兩個影象。正是這種視差使人產生空間感覺,形成三維圖象。人的大腦還能對人與物體間的距離進行判斷和估計。雙眼測距的準確程度與雙眼間的距離有關。用雙目視物,需要有很高的智力,昆蟲通常很難具有這樣高的智力。

蜜蜂看物體、判斷距離與人類不同,比人類簡單多了。蜜蜂是復眼昆蟲,幾百道目光各自射向不同的方向,蜜蜂就是以這種簡單的方法形成三維圖象。人們在移動時,事物呈現在視網膜上的圖象也都在運動,視網膜上圖象的這種運動即為“視流”。不過,視網膜上圖象的運動與觀察者本身的運動有很大關系。例如,當你跑動時,視野里的物體離你越近,它在你視網膜上形成的圖象運動的速度似乎越快;人們在火車上看窗外景物時,遠方地平線上樹木的輪廓移動得非常緩慢,距離稍近些的農舍從我們眼前移動的速度就快多了,而緊靠鐵路的電線桿、圍欄則是風馳電掣般閃過。

蜜蜂正是根據“視流”來調整自己的飛行。全天候蜜蜂飛行裝置研究所的神經生物學家曼迪亞姆·斯利尼凡薩等人通過實驗發現,蜜蜂飛行時如果突然發覺某物體移動過快,就會判定那是一個障礙物而急速轉向,離開那物體。在實驗中,他們引導蜜蜂飛入一個管道,結果發現嗡嗡的蜂群都準確地飛到管道中心點處,再順著管道往里飛。“蜂群這樣做,為的是平衡管道兩邊在蜜蜂眼中的影象移動的速度。”對采用“視流”測距的蜜蜂來說,景物在它眼中形成的象移動的速度較慢,景物的距離就更遠,反之亦然。蜜蜂就是這樣通過“視流”觀察景物,自動調節飛行速度:飛行于開闊地時,加速前進,通過復雜地形時,則放慢速度。

“視流”也幫助蜜蜂平穩地降落。通常,人們從行駛著的自行車上下來時,會有一種越接近地面速度似乎越快的感覺。而蜜蜂要停降在物體上時,使用“視流”觀察景物、自動放慢飛行速度、調整與地面的角度,使景物在它眼中形成的象均勻地移動,從而實現平穩降落。“它就像一個自動駕駛儀,飛行時你不用操心速度和飛行高度,它會為你做好一切。”

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