多彩的蜂鸟的名字来自它们悬停时快速移动的翅膀所产生的嗡嗡声。这些微小的空气动力学奇观具有所有鸟类中最快的机翼跳动,每秒可达到约70次冲程(每分钟超过4,000次)。
但是,它们的翅膀究竟发出什么样的嗡嗡声呢?最近,研究人员对蜂鸟盘旋和飞行时的蜂鸟进行了仔细研究,以更好地理解蜂鸣器产生的特征性声音。
科学家们创建了有史以来第一个飞行的蜂鸟3D声学模型,将运动中的鸟的视频和音频记录与由蜂鸟翅膀摆动产生的力的测量结果结合起来。该团队将蜂鸣声追溯到蜂鸟翅膀跳动的上升,这为鸽子提供了额外的升力-不像其他鸟的翅膀跳动。
为了捕捉蜂鸟飞行的所有要素,研究人员使用了灵敏的压板来测量拍打的力量,十二个高速相机,2,176个麦克风和六只被捕获,拍摄并释放在空中的安娜蜂鸟(Calypte anna)。根据3月16日发表在《电子生活》杂志上的一项新研究,当天。
捕获的鸟儿被带到斯坦福大学的特制飞行棚。Sorama的研究人员兼首席执行官Rick Scholte说,随着自由飞翔的蜂鸟在围栏上飞舞,从假花中吸取花蜜,它们被与麦克风阵列相连的高速摄像头拍摄,“使声音可见。”荷兰艾恩德霍芬科技大学和创建此声学可视化系统的公司的分支。
3月16日发表在eLife期刊上的一项新研究的合著者Scholte说:“它们的工作有点像热像仪,可以显示热像。” 他在一份声明中说:“我们在“热图”中使声音可见,这使我们能够详细查看3D声场。这使科学家能够创建逐帧映射,将音频数据同步到机翼运动。
研究的主要作者本·海特塔尔(Ben Hightower)是研究人员,当时他是波西米亚大学的博士生。在做这些实验的研究人员中,他说,另一个难题是蜂鸟的翅膀在上冲程和下冲程期间产生的空气动力的大小,科学家们使用压板对其进行了测量。斯坦福大学工程学院。Hightower解释说,重力不断地将蜂鸟拉下,但是它们从机翼襟翼产生以抵消重力的拉力随着每次跳动而有所不同。
他说:“在下冲程期间,它们会产生更多的升力,而在上冲程期间,它们会产生的升力要小一些。”
在大多数飞鸟中,您听到的“啸叫”是它们下沉的声音-唯一产生升力的机翼。相比之下,研究人员发现,蜂鸟的翅膀在拍打时在空中呈“ U”形,在下冲程和上冲程都产生升力。以蜂鸟翅膀移动的速度,这些动作和翼拍过程中的气压差说明了蜂鸟的嗡嗡声。空气在羽毛上方移动的方式的变化以及机翼的整体形状为声音增添了色彩和细微差别。斯科特说,这使嗡嗡声对人类来说令人愉悦-不像蚊子发出的更刺耳的嗡嗡声或苍蝇的嗡嗡声。
斯科特说:“蜂鸟的机翼类似于精美的乐器。”
但是,快速移动的翅膀发出的嗡嗡声对蜂鸟有何影响?研究作者写道,在某些蜂鸟中,雄性通过振动尾羽产生高音调交配。蜂鸟翅膀的嗡嗡声是否也可以作为一种交流形式?Hightower说,目前尚不清楚鸟类在飞行中会听到怎样的嗡嗡声,但这可能会影响鸟类之间的相互作用。
他说:“蜂鸟非常有领土;如果您曾经在饲养场附近看到过它们,它们会抵御其他蜂鸟。很有趣的是,看看蜂鸟是否可以使用嗡嗡声来探测该地区的其他蜂鸟,”他说。
蜂鸟也以果蝇为食-因此,果蝇能听到那些嗡嗡作响的翅膀吗,它们还能分辨出一只鸟何时在附近并即将袭击吗?
高塔尔说:“这是两个有趣的领域,向我伸出来两个问题。”