蝙蝠大会2010本可能是一场令人沮丧的科学会议,会上充斥着讨论蝙蝠因白鼻综合征、风力涡轮机以及迷信者杀戮而死亡的论文。但并非一切都是末日景象。
那些致力于保护蝙蝠免于灭绝的研究人员,也在与空军和海军合作设计受蝙蝠启发的无人机;他们利用3D热成像技术来了解蝙蝠如何在紧密的群体中飞行;他们正在使用先进的天气雷达来追踪蝙蝠、鸟类和昆虫在大陆上的迁徙。蝙蝠研究对许多领域都大有裨益。
9月份,波士顿大学、马里兰大学等机构的研究人员获得了海军研究局提供的为期五年、耗资750万美元的拨款,用于一个名为AIRFOILS(动物启发式飞行内外环策略)的项目,旨在开发受蝙蝠、鸟类和昆虫飞行力学启发的无人机。军方已经投资了蜂鸟式无人机,也有人研究过蝙蝠式微型飞行器,但这一次的资金支持跨越了多个学科。
波士顿大学的蝙蝠生物学家Tom Kunz正在使用LIDAR和3D热成像技术来监测蝙蝠并重构它们的飞行力学。他的AIRFOILS项目旨在解释蝙蝠如何在拥挤的环境中飞行。他说:“这让我能够做我一直想做的生物学研究,同时也启发了工程师们创造新的飞行器。”
当蝙蝠在夜间离开洞穴觅食时,它们会以密集队形飞行,在空中蜿蜒数英里,然后分散开来进食。Kunz和一位前博士后研究员Nickolay Hristov正在重构蝙蝠的飞行模式,以了解这是如何以及为何发生的。他们发现蝙蝠的平均飞行速度为每小时20英里,它们的行为实际上并没有看起来那么复杂。就像在高速公路上开车:“如果你坐在中间,看起来很吓人。但当你身处车流中时,它就变成了个体的平衡行为,”Hristov说。
理解这种平衡行为可以帮助工程师为无人机设计更好的自主控制系统。
五角大楼还想了解更多关于蝙蝠如何能够瞬间改变速度或转向的信息。为此,布朗大学研究蝙蝠前肢的研究人员发现,蝙蝠的皮肤在飞行控制方面几乎与它们的关节一样重要。团队检查的每种蝙蝠至少有一个关节一侧没有肌肉——但蝙蝠仍然能够弯曲它们,就好像有肌肉一样。博士生Joseph Bahlman说,蝙蝠的翼膜对于传递力量至关重要,就像肌肉通常所做的那样,这是因为严重的肌肉损失提供了进化优势。更好地理解这一点可以为“机器人蝙蝠”无人机的开发提供启示。
军事技术正在走向循环,也帮助了蝙蝠。一些州的保护主义者正在使用导弹跟踪程序来追踪蝙蝠的热信号,研究人员正在检查多普勒雷达图像以监测蝙蝠的迁徙和出洞情况。加州大学圣克鲁斯分校的博士后研究员Winifred Frick正在使用美国国家气象局的159个NEXRAD多普勒雷达来监测蝙蝠的活动。
天气预报员已经有了可以估算雨云中雨滴数量的算法,所以Frick希望这些算法可以被调整以估算蝙蝠群中的蝙蝠数量。为此,俄克拉荷马大学的气象学家Phillip Chilson正在将蝙蝠置于特殊的风洞室中,测量它们的后向散射截面,以估算密度。
这将改善蝙蝠种群数量的统计,帮助科学家测量它们的迁徙模式,从而改进风力发电场等项目的保护计划。多普勒雷达还可以探测到生活在近地面大气层——即平流层——中的昆虫和其他生物。两年前,Kunz提出了一个名为“航空生态学”的新领域,该领域研究影响平流层的生物和机械系统。
他获得了美国国家科学基金会的资助来扩展这项研究,并希望在二月份的美国科学促进会年会上发表一篇关于该主题的论文。他将讨论大气科学家、生物学家和工程师如何协同工作,以理解和保护利用平流层的生物——再次证明,蝙蝠研究的重要性远不止于蝙蝠本身。
Dave Dalton/野生动物工程