佐治亚理工学院
佐治亚理工学院物理学院豪伊物理大楼流化实验之间的装置内的活幼虫
信用:格蕾丝·卡西迪，佐治亚理工学院 黑兵蝇幼虫吞食食物垃圾和其他有机物，由60%的蛋白质组成，使其成为农业中有吸引力的可持续食物来源
但是，越来越多的黑人士兵的幼虫在作为动物饲料到达牲畜设施之前就已经死亡
佐治亚理工学院的研究人员认识到罪魁祸首是蛆在拥挤的环境中进食时产生的集体热量，他们发现输送适量的气流有助于解决过热问题
他们的发现发表在本月的《物理学前沿》上，作为“社会互动物理学”特刊的一部分
" “黑兵蝇幼虫被广泛用于新兴的食品回收行业
这个想法是用食物残渣喂养幼虫，然后把它们变成鸡饲料，”第一作者洪唐科解释说，他是一名博士
D
乔治·W
伍德拉夫机械工程学院
“这些幼虫非常适合这个过程，因为它们几乎什么都吃
" 人类每年浪费超过10亿吨的食物，占所有食物产量的三分之一，许多国家正在耗尽处理这些废物的选择
幼虫在堆肥堆中和周围茁壮成长，在那里它们的幼虫帮助分解有机物质，从腐烂的农产品到动物尸体和粪便
机械工程学院的胡大维教授指出，黑色的士兵蝇幼虫通常会长到它们的1000倍左右
“这就像从一个人的大小到一辆大卡车的大小，”他在谈到幼虫从卵到成虫的生长过程时说
胡周五在《科学》杂志上发表文章，生动地展示了黑头苍蝇幼虫贪婪的食欲，它们每天能吃掉两倍于自己体重的食物
但是，当这些蛆在紧密包装在容器箱柜中进食时，它们会产生代谢热，这些代谢热对它们来说可能是致命的
气流很重要 柯和胡与物理学院邓恩家族教授合作，建立了这些实验
高盛利用广泛用于炼油等工业应用的流化床，在动物和机器人运动研究中控制颗粒介质的特性
流化床通过迫使流体垂直流过颗粒物质的集合来运行；在一定流速以上，颗粒从固体堆积过渡到类似流体的排列，在那里它们碰撞和推挤
当被快速气流搅动时，黑色的士兵蝇幼虫表现得像液体
佐治亚理工学院的研究人员正在研究如何在不过热的情况下饲养和喂养这种昆虫超级食物
找到最佳空气速度是关键
信用:佐治亚理工学院 研究人员将幼虫放在一个容器中，让其在恒定的温度下接受有规律的气流
然后，他们安装了一个叶片鼓风机，向室内提供气流，在五分钟的试验中手动提升和降低风速
由于幼虫的持续活动，在空气流化下的集体行为不同于在传统流化床中观察到的行为:当空气流量变低时，幼虫是不可干扰的
相反，它们的行为就像一种流体，可以适应和调整外力
“这项工作的一个有趣的方面是，它探索了一种‘活性物质’的状态，这种状态受到物理学家的关注较少:我们的‘群’不是由相距很远、没有碰撞的飞禽和昆虫组成的3D群，而是以另一种状态存在，在这种状态下，动物被紧紧地挤在一起，”高盛说
在第二个实验中，研究小组使用x光成像和恒定的空气速度来观察幼虫进食的速度
具体来说，Ko测量了幼虫的平均速度和压力，以及它们在不同气流速度下吃了多少食物
“当你继续增加流量时，你会到达一个所有幼虫都在(空中)飞行的点
气流太快，他们吃不好，”他说
最佳的空气速度将确保幼虫被适当冷却，并且仍然可以有效地进食
“探索最佳流速将是很好的下一步
此外，从工程角度来看，我们需要考虑其他方法来冷却幼虫，包括利用热传递，”他补充说
结果表明，当幼虫被快速流动搅动时，昆虫更可能悬浮在半空中而不接触食物，这表明中等流速对于喂养密集的幼虫群是最佳的
研究人员还希望这项工作将使黑兵蝇幼虫更容易成为食物垃圾的回收者
根据联合国粮食及农业组织的数据，每年30亿吨
但同样重要的是，这些富含蛋白质的昆虫有潜力降低饲养动物的碳效应
根据9月份发表在《自然·食品》杂志上的一项研究，全球粮食生产每年造成超过170亿吨的人为温室气体排放
研究发现，动物性食物的排放量是植物性食物的两倍多
“我们吃的动物没有可持续的蛋白质来源，”柯指出
“黑兵蝇幼虫可以在减少喂养这些动物对环境的影响方面发挥作用
"
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