为啥蜻蜓在雨天也能在外面捕猎呢?

为啥蜻蜓在雨天也能在外面捕猎呢?

知乎用户,公众号:鹤竹子。中国音乐学院、泉州师范学院人工智能课程导师

“蜻蜓在雨天也能在外面捕猎”这个说法,本身对,但也不全对。


你以为的蜻蜓雨天捕猎是这样的:

应该是 AI 图

但实际上,蜻蜓并没那么头铁。

你让它去“依萍找她爸要钱那天”那么大的暴雨里飞,那不叫捕猎,那叫挨创。

我再也不找我爸要钱了!

一个雨点对蜻蜓来说,动能可能是它体重的几十倍甚至上百倍。

蜻蜓约 1g 重,雨点冲击动能约 2.03mJ。

大致相当于一个约 25 斤的重物从 1 米高处,砸在一个 120 斤重的人头上

这玩意儿砸蜻蜓身上跟咱被西瓜开瓢没啥区别。

所以,我们通常说的“蜻蜓雨天捕猎”,指的是两种情况:

  1. 毛毛细雨 / 濛濛细雨:雨点小,密度低,对飞行影响没那么致命。
  2. 暴雨前或雨后初歇:气压变化,天气闷热,大量小飞虫(比如蚊子、蠓啥的)被逼到低空活动,移动的蛋白质大礼包。

在这种下,蜻蜓不仅能飞,而且捕猎效率奇高。

为啥?因为平时跟它抢饭吃的友商,早就被这点风雨干趴窝了。

这时候的天空,对于蜻蜓来说,算是“局部空域净化”,整个空域都是它的,视野里能动的,除了雨点,基本都是外卖。

接下来,再絮叨絮叨,为什么蜻蜓雨天捕猎能这么牛逼。

这事儿得分成几个层面说,分别是:硬件配置、飞控系统、雷达系统和作战策略


一、硬件配置:疏水涂层

你下雨天出门,是不是得打伞穿雨衣?

不然淋成落汤鸡,又冷又重。

蜻蜓其实也怕,但人家出厂自带顶级装备。

它的身体表面,尤其是翅膀,覆盖着一层由几丁质和蜡质组成的角质层。

这玩意儿在微观层面下,不是光滑的,而是布满了纳米级别的微小凸起和沟壑。

图源:日立科学仪器

这结构有啥用?

超——级——疏——水!

物理学上管这个叫“荷叶效应”。

水滴落在这上面,由于表面张力的作用,根本无法铺展开,只能形成一个圆滚滚的水珠。

稍微一倾斜,或者一阵微风,水珠就“呲溜”一下滚下去了,顺便还把翅幕上的灰尘给带走了,自带清洁功能。

打个比方,这就好比你给你的车刚打完最贵的蜡,或者穿了一件顶级的冲锋衣。

水泼上去,根本不沾。

所以,雨点落在蜻蜓翅膀上,根本不会“浸润”打湿翅膀,增加重量,影响气动外形。

小的雨滴直接被弹开,大一点的雨滴就算砸中了,也只是短暂地附着一下,蜻蜓翅膀一振,或者稍微改变下姿态,水珠就滚下去了。

这身疏水材料,是它敢在雨里浪的第一层底气。

不然飞着飞着,翅膀越来越重,跟飞机机翼结冰一样,直接失速坠机了。


二、飞控系统

好了,解决了“湿身”的问题,下一个问题更要命:冲击力

就像前面说的,一个雨点对蜻蜓来说就是一发西瓜。

哪怕是无人机,在空中被一个跟自己差不多重的玩意儿高速砸一下,飞控系统反应不过来,姿态一乱,基本就没了。

很多无人机都这么炸的

但蜻蜓的飞控,很牛逼的。

为啥这么说?

1. 四翅独立驱动,异步扑动:

蜻蜓牛逼就牛逼在它有两对翅膀,而且这两对翅膀不是同步扇动的

它的前翅和后翅可以由不同的肌肉控制,以不同的频率、不同的振幅、不同的相位角进行扑动。

这种异步扑动带来了什么好处?无与伦比的稳定性和机动性。

  • 它可以像直升机一样悬停。
  • 它可以瞬间加速到很高的速度。
  • 它可以倒着飞。
  • 它可以近乎 90 度直角转弯。

这种飞行能力,在昆虫界就是神。

现在回到下雨的问题。

当一片翅膀,比如左前翅,突然被一个雨点砸中,导致飞行姿态瞬间失衡。

蜻蜓的神经系统会在毫秒级的时间内做出反应,立刻调整其他三片翅膀的扑动方式——比如,右后翅加大力度,左后翅和右前翅改变角度——瞬间就把这个不平衡给抵消掉了。

这就是展示容错。

2. 柔性翅膀的被动减震:

蜻蜓的翅膀也不是一块钢板,它是有弹性的。翅脉构成了框架,中间是柔性的翅膜。

当雨点砸上来的时候,这个冲击力会被翅膀的弹性结构部分吸收和缓冲掉,而不是硬生生地传递给整个身体。

液滴撞击柔性基底

这就好比你开车,有悬挂减震和没有悬挂减震的区别。

蜻蜓的翅膀,自带“被动悬挂系统”。

所以,靠着主动飞控 + 被动减震,蜻蜓才能在炮火连天的雨天里,保持优雅的飞行姿态。


三、雷达系统:300 帧的复眼

硬件和飞控都顶级了,那索敌和火控系统呢?

蜻蜓同样是顶配。

说的就是它那对占了脑袋大部分面积的大复眼

密恐慎入

在昆虫里面也是很能打的。

1. 超广角视野:

蜻蜓的复眼,每个都由成千上万个小眼组成,拼接在一起,给了它接近360°无死角的视野。

除了自己后脑勺正后方一小块,其他方向都在它的监控之下。

在雨天,威胁和猎物可能来自任何方向,这种全景视野至关重要。

2. 极高的“刷新率”:

这才是最变态的地方。我们人类眼睛的“刷新率”,学名叫“闪烁融合频率”,大概是每秒 60 次(60Hz)。

所以我们看刷新率超过 60Hz 的电影和屏幕,就觉得是流畅的画面了。

(24 帧是刚刚觉得不卡,必须上 60 帧)

你猜蜻蜓的复眼刷新率是多少?高达 200Hz!

这是什么概念?

它眼里的世界,是超级慢动作。

你抬头看下雨,看到的是一片连绵不绝的“雨幕”。

蜻蜓抬头看下雨,看到的是一个个独立的、可以清晰辨认的、以慢动作下落的“水球”。

在它眼里,雨点飞得再快,也跟《黑客帝国》里尼奥躲子弹一样,轨迹清清楚楚。

而那个在雨滴缝隙里艰难扑腾的小蚊子,简直就跟静止靶一样,被看得一清二楚。

所以,它能在复杂的雨幕中,精准地计算出自己和猎物的飞行轨迹,以及所有雨滴的轨迹,然后规划出一条完美的拦截路线,一击毙命。


四、躲雨不香吗

最后,我们再讨论一个问题:

蜻蜓为啥非要在雨天出来干活?在家躺着不香吗?

香,但没饭吃。

蜻蜓是纯粹的肉食主义者,而且新陈代谢极快,一天不吃就饿得慌。

哪怕是在幼年水虿时期,也是相当很能吃的,一只水虿一天可以吃掉几十甚至上百只蚊子的幼虫。

水虿捕食孑孓

它的一生,不是在捕猎,就是在去捕猎的路上。

对蜻蜓来说是毛毛雨,对蚊子、蠓虫这些体型更小的昆虫来说,那就是“中雨”甚至“大雨”了。

它们的翅膀更容易被打湿,飞行变得笨拙、缓慢,而且为了躲避雨点,它们会飞得很低,活动范围也变小了。

平时活蹦乱跳、满天乱窜的猎物,现在变成了行动迟缓、扎堆出现的高蛋白自助餐。

你说,这种机会,作为天空中的顶级掠食者,它能放过吗?

不能够啊!