蝴蝶并不是最强的飞行者。它们的大翅膀使它们四处飞舞，而不是产生更直接的飞行路径。但这种飘忽不定的飞行使得捕食者很难捕捉到它们。如果你曾经试图捕捉一只休息的蝴蝶，你就会知道它们出奇地难以捕捉。一项新的研究有助于解释为什么。蝴蝶在起飞时会将翅膀拍击在身体上方。这种动作创造了喷气推进，使它们能够快速逃离。
Christoffer Johansson和Per Henningsson是瑞典隆德大学的进化生态学家，他们研究动物的飞行是如何进化的。之前的研究表明，蝴蝶的头顶翅膀拍击迫使昆虫向前移动。研究人员认为，翅膀拍击可能形成了一个喷射出空气的气袋。但没有人测试过这一点。
直到现在。Johansson和Henningsson在实验室附近的草地上捕捉了六只蝴蝶。每个银纹蝶都被安置在一个网状围栏中，并喂食蜂蜜水。为了分析它们的飞行，科学家们将蝴蝶一只一只地放入风洞中。
风洞使用风扇以特定速度移动空气。当一个物体被放置在风洞中时，空气必须围绕它流动。这使得研究人员可以测试物体在空气中的移动方式。研究人员还使用激光照亮蝴蝶后方风洞中的一层烟雾。四台高速摄像机捕捉了蝴蝶起飞时的运动和烟雾，使研究人员能够创建出昆虫拍动翅膀时空气运动的3D图像。
研究人员分析了六只蝴蝶的25次起飞。每次起飞后，蝴蝶在起飞后的前几次拍动翅膀时更有可能将翅膀拍击在一起。当蝴蝶的翅膀移动时，空气会形成一个漩涡。照片还显示，翅膀的下拍推动空气向下，这产生了一个推力，将蝴蝶向上推。当翅膀向上移动以拍击时，它们形成了一个空气口袋。这个口袋创造了一股强烈的空气喷射，从蝴蝶后方的翅膀之间射出。那股喷射推动昆虫向前。
Johansson和Henningsson注意到翅膀在拍击前形成了鼓起的口袋。他们想知道翅膀的灵活性和这个口袋是否改进了拍击产生的喷气推进。为了找出答案，他们制作了两个简单的蝴蝶翅膀模型。一组用巴尔萨木制成，是刚性的。另一组用乳胶制成，是柔韧的。他们将每组连接到铰链和杆上，以模拟蝴蝶飞行。
研究人员在相同的方式下拍击两个模型，研究了它们产生的气流。刚性翅膀没有形成空气口袋，而是形成了两个涡环。这会使飞行“效率较低”，Henningsson解释说，“因为更多的能量浪费在形成两个环上。”然而，柔性翅膀模型创造了更强的空气喷射和只有一个涡环。它的表现更像真正的蝴蝶翅膀。
该团队于1月20日在皇家学会界面杂志上发表了他们的发现。“这些大而灵活的翅膀非常擅长拍击，”Henningsson说。口袋形状“显著改善了拍击，通过捕获更多空气并创造更强的喷射。”研究人员认为他们知道拍击是如何工作的，他指出。但“它比任何人意识到的都要复杂得多。”
“这项研究令人兴奋，”Ayodeji Bode-Oke说。他是弗吉尼亚大学夏洛茨维尔分校的研究员。他研究过昆虫移动的力学，尽管他没有参与这项新工作。这是第一个测量蝴蝶翅膀产生的喷射的研究，他指出。这意味着“我们对蝴蝶的飞行有了更好的理解。”Bode-Oke说，作为一名航空和机械工程师，他对这项研究如何为小型飞行器（如拍打无人机）的设计提供信息特别感兴趣。