伊利诺伊大学香槟分校 伊利诺伊州的研究人员艾米·维萨、玛丽安·阿莱茵和欧菲莉亚·博尔明研究了点击甲虫的跳跃运动，并提出了第一个分析框架来揭示小动物超快运动背后的物理学原理
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布莱恩·斯陶佛尔 点击甲虫可以将自己推进超过20个身长的空中，而且不用腿
虽然已经深入研究了跳跃的运动，但是甲虫标志性的点击动作的物理机制还没有研究
一项新的研究调查了这种超快速能量释放背后的力量，并为研究其他小动物(如颌蚁和螳螂虾)的极端运动、能量储存和能量释放提供了指导
这项多学科研究由伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校机械科学和工程教授艾米·维萨和艾莉森·邓恩、昆虫学教授玛丽安·阿莱茵和机械科学和工程研究生兼主要作者奥菲利亚·博尔明领导，发表在《美国国家科学院院刊》上
许多昆虫利用各种机制来克服肌肉的限制
然而，与其他昆虫不同的是，点击甲虫在头部后面的胸部使用一种独特的类似铰链的工具来跳跃
为了确定铰链是如何工作的，研究小组使用高速x光来观察和量化点击甲虫的身体部位在超快能量释放之前、期间和之后是如何运动的
阿莱茵说:“铰链机构的一端有一个栓，栓在铰链另一端的凸缘上。”
“当门闩松开时，会发出咔嗒声和快速伸直的动作，引起甲虫的跳跃
" 用可见光相机观察这种超快运动有助于研究人员了解甲虫外部发生了什么
然而，它没有揭示内部解剖是如何控制肌肉、其他软结构和刚性外骨骼之间的能量流动的
利用x光视频记录和一种叫做系统识别的分析工具，研究小组识别并模拟了点击运动的力和相位
研究人员观察到，在快速伸直运动之前，甲虫铰链的软组织部分出现了大而相对缓慢的变形
“当铰链中的栓钉滑过嘴唇时，软组织中的变形会非常快地释放出来，栓钉在嘴唇下方的空腔中来回摆动，然后停止，”Wissa说
“快速变形释放和反复但不断减少的振荡展示了两个基本的工程原理，即弹性反冲和阻尼
" 这种运动的加速度是地球重力加速度的300多倍
研究人员说，这么小的一个有机体会产生大量的能量
邓恩说:“令人惊讶的是，甲虫可以重复这种点击动作，而不会造成任何明显的物理伤害。”
“这促使我们把注意力集中在弄清楚甲虫用来储存、释放和耗散能量的东西上
" “我们发现这种昆虫利用一种被称为卡扣的现象——机械工程的一个基本原理——来极快地释放弹性能量，”博尔明说
“这和你在蹦蹦跳跳玩具中发现的原理是一样的
" “我们惊讶地发现甲虫使用这些基本的工程原理
“如果一个工程师想制造一个能像点击甲虫一样跳跃的装置，他们可能会像大自然一样设计它，”维萨说
“这项工作证明是一个很好的例子，展示了工程学如何向自然学习，以及自然如何展示物理学和工程学原理
" 阿莱茵说:“从工程学的角度来看，这些结果令人着迷，对于生物学家来说，这项工作给了我们一个新的视角，让我们了解点击甲虫是如何以及为什么会这样进化的。”
“如果不是因为工程学和生物学之间的跨学科合作，这种观点可能永远不会被发现
它为这两个领域打开了一扇新的大门
"
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