蘭花螳螂揭示其前所未有的滑翔能力的結構基礎
在《當代生物學》雜志上發表的一項研究中,中國科學院西雙版納熱帶植物園(XTBG)的研究人員與合作者一起揭示了一項突破性發現:蘭花螳螂花瓣狀股葉的形態實際上是一種結構滑翔,而不是長期以來的信念,即這些裂片模仿花朵來吸引授粉獵物。
蘭花螳螂Hymenopus coronatus是一種樹棲物種,因其花瓣狀的股葉和花朵組裝體表面的顏色而長期被譽為花擬態的經典例子。這種解釋已經持續了 200 多年,盡管這些裂片的花瓣擬態功能的經驗證據仍然沒有定論。
在這項研究中,科學家們進行了行為研究和形態分析。他們首先測試了蘭花螳螂若蟲是否可以滑翔,發現蘭花螳螂若蟲是優秀的滑翔者,表現出在陸地無脊椎動物中觀察到的最淺的滑翔軌跡。
在觀察若蟲通過主動跳躍引發的空中逃逸后,研究人員提出股葉在滑翔中發揮著至關重要的作用。隨后在受控條件下的研究證實,這些裂片有助于在下降過程中產生升力,顯著影響螳螂若蟲的滑翔能力。
對蘭花螳螂股骨的形態學檢查顯示,其股骨節上的葉延伸部分是弧形翼型,投影面積增加了 36%。這一特征對于使觀察到的空氣動力學滑行成為可能發揮著至關重要的作用。
此外,盡管雌性的體重急劇增加了 165 倍,雄性的體重增加了 24 倍,但體型的增長并沒有影響滑翔能力,這種現象歸因于股骨葉的增大。
研究人員還強調,由于這些葉瓣的正尺寸異速生長,翅膀負載顯著減少了 40%–56%,這表明在蘭花螳螂的整個發育過程中明顯促進了滑行。事實上,股骨葉在整個個體發育過程中的擴張減少了機翼負載并提高了滑翔效率。
“這些裂片代表了第一個有記錄的能夠滑翔的剛性外骨骼結構,使蘭花螳螂成為迄今為止已知的最熟練的節肢動物滑翔者,”XTBG的陳占奇說。
這項研究為蘭花螳螂滑翔的目的提供了見解。“它們很可能與其他樹棲無脊椎動物一樣受到空中逃逸和擴散的選擇性壓力,也可能依靠滑翔進入狩獵區域,”陳占奇說。
這是第一項記錄用于滑翔的節肢動物腿翼的研究,并建議未來對蘭花螳螂的三維滑翔軌跡進行研究,以揭示空中機動。
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