研究发现 蜜蜂被困在水中时会在海浪上形成波浪并形成水翼形

研究工程师Chris Roh(MS '13，Ph.D. '17)走在加州理工大学的校园时，偶然发现一只蜜蜂被困在Millikan Pond的水中。尽管这是常见的现象，但它使Roh和他的顾问Mory Gharib('83博士)发现了蜜蜂导航水和空气之间的界面的独特方式。

在加利福尼亚州长达数年的干旱期间，卢恩(Roh)监视了蜜蜂，当时池塘的喷泉关闭了，水还没动。该事件发生在中午左右，所以头顶的阳光将蜜蜂的阴影直接投射到水池的底部，更重要的是，蜜蜂不断地挥动着波浪。

当蜜蜂努力进入池塘边缘时，卢武h注意到池底的阴影显示了蜜蜂翅膀产生的波幅以及每个翅膀产生的干涉图样。撞向对方。

Roh说：“看到这种行为让我感到非常兴奋，所以我把蜜蜂带回了实验室，以便对其进行更仔细的观察。”

Roh与加州理工学院的航空与生物启发工程学教授Hans W. Liepmann教授Gharib合作，重新创造了Millikan Pond的条件。他们将水放入锅中，使其完全静止，然后将一只蜜蜂一次放入水中。当每只蜜蜂在水中拍打时，滤光直接对准它，在锅底形成阴影。Roh和Gharib一次分别对33只蜜蜂进行了几分钟的研究，几分钟后仔细地将它们sc出，让它们从游泳中恢复过来。

11月18日，一篇描述他们发现的论文发表在《美国国家科学院院刊》上。

蜜蜂落在水面上时，水粘在翅膀上，剥夺了它的飞行能力。但是，这种粘性会使蜜蜂拖拉水，产生波浪推动其前进。在实验室中，Roh和Gharib注意到所产生的波形从左到右是对称的。蜂后的水中会产生带有干涉图样的强大振幅波，而蜂前的表面则没有大波和干涉。这种不对称性使蜜蜂以最小的力向前推进，大约是牛顿的20百万分之一。(作为参考，由于重力，手握着一个中等大小的苹果会在您的手掌上施加约一牛顿的力。)

加里卜说：“蜜蜂翅膀的运动产生了一种波浪，使其身体能够向前骑行。” “它会向安全方向倾斜或冲浪。”

慢动作视频揭示了可能挽救生命的不对称现象的根源：蜜蜂在向下推水时向后倾斜或向后弯曲(向上弯曲)，而不仅仅是在水中上下摆动，而是蜜蜂的翅膀向后弯曲或向下弯曲，从水里出来。拉动运动提供推力，而推运动是恢复冲程。

此外，水中的翼拍较慢，其冲程幅度(即翼拍打时翼行的距离的量度)小于10度，而在空中飞行时则为90-120度。在整个过程中，机翼的背面(或顶部)保持干燥，而底面紧贴水面。仍然附着在机翼下侧的水为蜜蜂提供了额外的推动力，以推动蜜蜂前进。

Roh说：“水比空气重3个数量级，这就是为什么它会捕获蜜蜂。但是重量也使它对推进有用。”

蜜蜂似乎无法产生足够的力来直接将自己从水中解放出来，但是它们的翅膀运动可以将它们推到水池或池塘的边缘，在那里它们可以将自己拉到干燥的土地上并飞走。Roh说，水蜂对蜜蜂的负担比飞行要大得多，他估计蜜蜂可以使蜜蜂的活动持续约10分钟，从而为蜜蜂提供了一个固定的窗口来寻找水的边缘并逃逸。

Roh说，这种运动从未在其他昆虫中被记录下来，可能代表蜜蜂的独特适应。

“在炎热的天气里，蜂箱需要水来冷却，” Roh说。“因此，当温度上升时，工人被派去集水而不是花粉。” 蜜蜂会找到水源，将它们吞入体内的一个特殊的小室，然后飞走。但是，有时它们会掉进去。如果无法释放自己，它们就会死亡。

在加州理工学院自治系统和技术中心(CAST)工作的Roh和Gharib已经开始将他们的发现应用于他们的机器人研究，开发出一种小型机器人，该机器人使用类似的动作来导航水面。尽管耗费大量人力，但该运动有一天可以用于制造能够飞行和游泳的机器人。

这项研究的标题是“蜜蜂利用翅膀进行水面运动。”