昆虫翅膀笔刷

篇一：昆虫翅膀分类

半鞘翅-椿

复翅-蝗虫

麟翅-蝴蝶

毛翅-石蛾

膜翅-蝉.蜻蜓

平衡棒-苍蝇

篇二：昆虫翅膀的妙用

昆虫翅膀的妙用

【摘要】

昆虫是无脊椎动物中唯一有翅的动物。美丽、鲜艳的翅膀除了表面上好看外，事实上有很多的作用，并且还隐藏着太多的秘密，翅膀也是昆虫实现全球殖民的关键力量和生存要素。

【关键词】

昆虫 翅膀 种类 妙用

【引言】

自大二开始上《普通昆虫学》这门课程开始，我的视野就与昆虫连在了一起，在对昆虫逐渐了解的过程中，我尤其对昆虫的翅膀产生了浓厚的兴趣。这里查找了有关昆虫翅膀的妙用实例，这里的妙用不仅是对昆虫来说，有些也是对于我们人类来说的。

【正文】 了解昆虫的翅膀，首先要了解昆虫翅膀的起源。化石证据表明，最早的有翅昆虫是在石炭纪晚期出现的。那是距今大约3亿年前，大地上到处都生长着高大茂密的森林，不过树种与现代的大树完全不同，主要是热带的蕨类植物，如木贼、石松和各种木本蕨类。现代的蕨类都是一些矮小的植物，可是在当时遥远的古生代里，蕨类植物却可以长成参天大树，有些甚至可以高达40米。有翅昆虫就在这样的环境里出现了。它们成群地在森林里飞来飞去，种类也很快地越来越繁杂。实际上，这些高大的树木正是昆虫获得翅膀的环境条件，因为昆虫只有先上树，适应了树上生活以后，才有产生翅膀的需要和可能。

虽然发现有翅昆虫化石的最早时代是石炭纪晚期，但是根据种种事实推测，有翅昆虫的起源是发生在泥盆纪末期或石炭纪初期。泥盆纪地层中已经有煤层存在，说明当时已经出现了森林。生活在这些森林里的昆虫，首先借助于胸背侧突在树木间滑翔；而后，在滑翔的基础上，自然选择的结果使胸背侧突一代代地逐渐扩展，昆虫的滑翔距离就可以越来越远，最后，胸背侧突终于发展成了能够自由飞翔的翅膀。

翅的产生是昆虫进化史上最为重要的事件。翅的产生使昆虫的胸部构造、肌肉系统以及整个有机体都发生了很大的变化，促使了神经系统的发展，也意味着昆虫行为的复杂化。由于获得了翅膀，使昆虫能够适应更为多种多样的环境，从而打开了更加广阔的生活空间。借助于飞行，昆虫能够在更加广阔的范围内散布、迁徙、求偶、觅食以及躲避敌害。当时，脊椎动物中的两栖类已经登陆，有翅膀的昆虫能够更有效地逃脱两栖类以及蝎子和蜘蛛的捕食。这一切都为昆虫纲日后的繁荣发展奠定了良好的基础。

昆虫翅膀经过长时间的演变和进化产生的了许多种类，有膜翅（鞘翅目，半翅目，捻翅目的后翅，双翅目前翅，螳螂目，直翅目后翅）、鞘翅（甲虫前翅）、半鞘翅（半翅目前翅）、覆翅（直翅目，螳螂类，蜚蠊目，一些竹节虫前翅）、鳞翅（蛾子，蝴蝶）、革翅（革翅目，蠼螋前翅）、毛翅（石蛾，翅脉接近理想翅脉）、平衡棒（蝇，蚊，虻后翅，绢翅虫前翅）、缨翅（蓟马）、网翅（原先的蜚蠊，螳螂一类分类）。

对于昆虫翅膀的结构，我在这里就不一一赘述了，这里主要介绍昆虫翅膀一些不被人熟悉的信息。因为种类繁多的翅膀的存在，不同昆虫不同种类的翅膀还有其自己独特的秘密和作用。从昆虫的脉序来说，昆虫翅膀的脉序千变万化，昆虫学家往往根据翅膀的纹理和脉序跟踪昆虫的进化和识别昆虫物种。许多脉序特征相似的昆虫物种可能都是由一种古老的有翅昆虫进化而来，这是对人类的妙用。人类通过仿生学模仿昆虫的翅膀研究出很多对人类有益的动力系统及机器，这同样是对人类的妙用。 但多数来说昆虫的翅膀对自己的妙用是极大的，昆虫翅膀的作用其实五花八门。如膜翅目的蜻蜓，蜻蜓的翅膀僵硬而且纹理很多，昆虫学家认为，这种特征其实代表了早期的翅膀类型。翅膀最初是作为昆虫身体的突出物用于保持身体滑行的稳定性。为这些突出物提供营养的昆虫循环系统最终变成了我们看到的翅膀上的纹理。尽管蜻蜓的翅膀相对较为原始，但蜻蜓却是飞行最快的昆虫之一，最快达每小时35英里(约合每小时56公里)。昆虫早期一种必需的创新能力就是收起翅膀，如浮游就存在这项能力，美国加州科学博物馆昆虫馆馆长大卫-卡万纳认为，“如果没有这种能力，飞行将会非常困难和笨拙，就像一架拥有固定机翼的飞机那样。”拥有固定的翅膀，蜻蜓就只能在开放的露天空间飞行，而穿越树丛等情形时则非常容易受伤。而翅膀的进化过程是从复杂趋向简单，如膜翅目的蜜蜂，蜜蜂拥有简单纹理的先进翅膀。许多种蜜蜂会将较小的后翅与前翅重叠组合，这种方法可以将这两对翅膀合二为一，让它们拥有更好的空气动力学特性。蜜蜂的振翅频率极快，大约每秒230次。果蝇每秒大约200次振翅。在携带较大粒花粉时，蜜蜂可以通过伸展翅膀的振动幅度来提高飞行力量。翅膀的伪装能力是我们有目共睹的，如膜翅目的叶蝉翅膀和叶子呈相同的颜色，以躲避天敌。鳞翅目的巴西蛾躲在森林中，与树干混在一起。当然有些昆虫不是靠与环境相同的翅膀颜色来躲避危害。膜翅目的透翅蝶的翅膀上有许多透明的区域，这种结构可以帮助它随时随地进行伪装，这样的伪装区域面积更大，说明运动区域可以更大。在许多昆虫的翅膀上，我们可以看到彩虹色的图案。这种彩虹色主要是由翅膀上许多微小的壳质层形成的。这种图案既可以被昆虫用来进行物种识别，也可以用来摆脱泥浆和水的困扰。当然有图案的昆虫翅

膀不仅仅是为了伪装，有的是为了恐吓其他物种的昆虫或天敌。如鳞翅目的燕尾蝶，覆盖于蝴蝶翅膀上的有色鳞片有时也是一种炫耀的资本和手段，它的翅膀上有许多纹理，其作用就是起到夸大自己力量的作用，以迷惑对手，菜粉蝶的白色也会给一些其他昆虫以威压。而鞘翅目的昆虫如甲虫，它通过质地坚硬的鞘翅来保护背部及后翅。还有双翅目的昆虫通过通过平衡棒使飞翔过程中保持身体的平衡??

【结语】昆虫翅膀的妙用不仅仅是我上面所陈述的那些，有些妙用已经被我们人类所熟知，有些妙用还需要我们人类去探索和发现，作为一名植保的学生，我们有机会接触这方面的专业知识，我感到很幸运，希望借助这个优势能更加深入的了解昆虫，探索昆虫，在昆虫的世界里自由驰骋和翱翔！

【参考文献】

《普通昆虫学》/雷朝亮，荣秀兰—北京：中国农业出版社，2003.7

张绍迁(美国)1994-2013 China Academic Journal Electronic Publishing House

《昆虫记》（法）法布尔 ISBN7-5360-3359-1广州-花城出版社2001

篇三：昆虫翅膀研究

昆虫振翅飞行原理的数值模拟研究

The Numerical Simulation of Insects Flight

北京大学 力学与工程科学系

理论与应用力学专业 98级 程暮林

摘要

昆虫经过漫长的进化过程，获得了令人惊叹的飞行

技巧，其高度的飞行机动性令现代飞行器黯然失色。

随着非定常流理论的不断完善，人们逐渐认识到非定

常效应在昆虫飞行中起着重要作用。前人采用实验和

无粘假定下的理论分析的方法对此进行了一些研究。

然而由于该问题本身的复杂性，使得理想化的理论分

析和试验的研究手段难于得到全面和深入的结果。本

文采用流体力学数值模拟方法研究本问题，通过采取

转换参考系的方法对昆虫的振翅飞行所扰动而产生的

流场进行了数值模拟，克服了直接对此问题进行数值

模拟所必然遇到的困难－“动边界问题”，缩短了计算

时间。文中通过改变控制飞行的各个参数，从而比较

详细的研究了这些参数对昆虫飞行的影响，为研究昆

虫的飞行控制机制提供了依据。

Abstract

Insects have gained very surprising ability of

flight after thousand years of evolution. People have

come to realize the important effect of unsteady flow

in getting enough lift for insects with the improvement

of Unsteady Flow Theory. We have got some useful

results with experimental and theoretical methods, but

now it is difficult to go futhure with such methods.

In this article , I use the numerical simulation method

(the standard k-εturbulence model) in a non-inertia

reference linked to wings, thus avoid the difficulty

from moving boundary and save the time of

computation. Then I summarize the effect of different

parameters controlling the flight of insects with this

computing method.

一．

经过几千万年漫长的进化过程，昆虫获得了令人惊叹的飞行本领，有的昆虫能够悬停于空中，有的能够以很小的曲率半径急速转弯等等。这种高度灵活的飞行控制能力是人类现有的飞行机械所无法比拟的。因此，关于昆虫振翅飞行原理的深入研究将有助于提高现有的飞行器的性能，推动微型飞行器的开发和研制。

昆虫学家们很早就对昆虫的飞行发生了浓厚的兴趣，随着技术的发展，他们采用高速摄影，摄像技术对各种昆虫的飞行进行了大量的拍摄，并且同时测得了一些与昆虫飞行相关的参数（如振翅频率，振翅的振幅等等）【1~4】，通过对这些数据进行数据拟合等处理后，他们发现这些参数间存在一定的关系，例如，翅的表面积正比于昆虫质量的2/3方，而振翅频率正比于昆虫质量的－1/4方。虽然这些规律均是比较粗糙的，但能够证明这样一个观点：虽然经过上千万年的漫长进化过程，由于环境的差异导致各种昆虫彼此的形态，大小，习性均有较大的差异，然而由于受到“振翅飞行”这一物理条件的限制，各种昆虫的身体结构，翅的形态，翅的运动模式等飞行参数必然符合一定的力学规律。然而生物学家的研究受到一定的限制，未能对这个问题进行深入的数理分析，需要力学工作者的参与和合作。

传统的空气动力学只注意翼型在定常气流中的升力，它不能解释昆虫为什么能够通过扑翅获得足够的升力而浮于空中：按传统空气动力学计算出来的升力远小于昆虫的重力【5~8】，因此产生了“大黄蜂飞不起来”的谬误。随着非定常流理论的完善，人们逐渐认识到非定常效应在昆虫飞行升力的产生中起重要作用。T.Weis-Fogh的研究解开“昆虫升力之谜”，在研究了大量的昆虫飞行的资料以后，提出了振翅飞行的Clap－Fling机制【9】。所谓的Clap－Fling指的是：昆虫的一对翅上抬至最高点，两翅面保持对应翅脉平行的合在一起（即Clap），然后从翅前缘（the leading-eadge）绕翅后缘(the trailing-eadge)快速的剥开。当两翅面张开到一定程度时，两翅面彻底分开，分别继续作平动。出于理论分析和实验上的考虑，这种运动引起的流动被简化二维流动。右图是这种运动的示意图（fig.1）。

前言

fig.1 开始阶段两翅面靠在一起（fig.1.a），然后两翅面以某

一角速度绕后缘匀速转动（fig.1.b），翅间的张角增大，空气挤入

两翅面所张开的区域中。当两翅面张开的角度增大到一定值时（通

常认为是π/3）两翅面脱离接触(fig.1.c)，各自以常速度平动

(fig.1.d)。（取自T.Weis-Fogh的论文）

在此之后，M.J.Lighthill【10】, R.H.Edwards和H.K.Cheng【11】采用无粘位势流的假设从理论上应用复变函数论的方法，求得了此问题的理论解。实验方面，T.Maxworthy【12】 和G..R.Spedding【13】分别完成了相似的二维流动显示实验，其结果大致上验证了理论上的解析解，同时也显示了由于昆虫飞行时的平均雷诺数（Re）处于100～2000这一范围内，所以空气的粘性作用是不可忽略的。理论分析中的无粘假定导致了实验与理论之间的差别。

近几十年来，由于流体实验技术的发展，使得对由于昆虫振翅飞行所扰动而产生的流场的观察和测量更为细致。C.P.Ellington【14】采用活的吊飞昆虫进行流场显示实验，其结果表明：昆虫向下拍翅过程中，在翅的前缘将产生一个涡，被称为前缘涡（the leading eadge vortex）。由于这个涡的存在，导致翅面的上方产生一个低压区，因而昆虫获得升力。由于在实验中采取活的昆虫作为实验对象使测量受到很大的限制，例如无法测定翅根部的受力情况等等。人们开始制造微型振翅机械来代替活的昆虫作为实验对象。这样做法的另一个好处是可以模拟空中自由飞行的昆虫的振翅模式，从而克服测量吊飞昆虫中所无法避免的误差。M.H.Dickinson等人按照这一思路完成了试验【15】，取得了很大的成功（fig.2）。

fig.2 升力和阻力随时间周期性变化的曲线。红线是实验

测量值，蓝线是翅平动产生的升力和阻力（采用机翼理论计

算）。（取自M.H.Dickison的论文）

由于近几年来计算流体力学的飞速发展，数值模拟逐渐成为流体力学研究的另一重要手段。Z.JangWang通过利用涡流法模拟昆虫的振翅飞行的二维流场

【16】发现：由二维效应产生的升力(fig.3)足够使昆虫浮于空中。

fig.3 采用涡流法模拟昆虫振翅飞行所得到的升力

和阻力随时间变化的曲线图。可以看出与前面提到的模型

实验结果十分相似。（取自Z.JangWang的论文）

研究昆虫飞行的根本目的是建立一套完整的振翅飞行的理论，掌握昆虫飞行和控制的机理，并便指导微型飞行器的研究和开发。以前的研究多集中于讨论振翅飞行的机理性问题，如昆虫是如何通过振动翅膀而获得足够的升力，但对于控制飞行的各个参数（如振翅频率，振翅的振幅等等）的变化对升力和阻力的影响——进而控制飞行的方向，飞行的速度，飞行的姿态——这一问题讨论得较少。实验上，设计实验的难度很大，并且试验要求较高的测量精度和实验技巧，这就极大的限制了实验手段在这一问题上的应用。数值模拟具有实验手段无法比拟的优点，因而比较适用于这一问题。然而如果直接进行数值模拟，将遇到“动边界问题”，这在计算流体力学中至今仍是一个棘手的问题，即使可以计算，计算的时间也将比较长，对计算机的软硬件的要求也会比较高。本文通过转换坐标系的

方法，克服了这些问题，大大缩短了计算周期，使得仔细研究控制飞行的各个参数对飞行的影响成为可能。文中通过改变控制飞行的各个参数：振幅，平动和转动间的相位差等等，较为详细的研究了各种情况下升力和阻力的变化，而且发现不同的翅尖轨迹可以造成不同的升力和阻力等等一些现象。

二．基本假设和简化的振翅模型

昆虫是一个十分复杂的生物系统，为了研究的方便将其进行了一些简化，从而可以采用数值模拟的方法进行分析：

(1). 昆虫振翅飞行所扰动的流场本质上是一个三维流场，翼尖涡等三维效应是存在的。然而由于昆虫的翅本身的特征长度较小，这样三维效应有可能并不十分显著，另外近似的分析：取通过翅纵向方向中点的横截面，在这一截面两侧距此截面距离相等的翅表面上所受到的升力，阻力的平均值将与该中截面近似相等。因此，本文中仅研究二维的昆虫振翅飞行。

(2). 虽然昆虫的躯体不具备良好的流线型，但由于其特征尺度与其到我们所研究的翅的中点横截面的距离相比较小，所以在本文中忽略虫体对流场的干扰作用。

(3). 不同种类的昆虫振翅频率相差较大，本文中以振翅频率处于0～300Hz的昆虫为主要研究对象。由此可以计算出相应的流场的特征速度，对应于振翅频率为300Hz的情形，根据已有的生物学资料可估计出特征速度远小于100m/s因此，本文采用空气的不可压缩模型进行计算。

(4). 生物学已有的资料表明：真实昆虫的翅表面分布有刚毛，鳞毛等毛状器官，这些结构的存在将破坏翅表面的边界层，但是在本文中认为翅表面是光滑的。此外，由于翅的柔性使得翅在拍动过程中受到空气的作用后将发生变形（扭曲成螺旋状），不过在本文中这也被忽略掉了。

综合以上假设，我们进行数值模拟的假定是：昆虫的翅被简化为光滑刚性平板，周围的空气采取不可压缩模型。

三．虫振翅模型的数学描述

如下图所示，fig.4(a)是真实昆虫振翅飞行时的翅尖轨迹曲线（空间轨迹曲线和本体轨迹曲线）。由图上可以看出，翅尖的本体轨迹基本上是一个很扁平的曲线，这条曲线的长轴方向所在平面被称为平均拍翅平面。Fig.4(b)是简化的拍翅过程示意图。

篇四：昆虫翅膀的秘密

昆虫翅膀的秘密

昆虫是无脊椎动物中唯一有翅的动物。除了基本的飞行功能外，昆虫翅膀的作用其实五花八门，如用来保护虫卵、当作音乐器具、用于伪装、警告对手、吸引异性等等。美丽、鲜艳的翅膀除了实现上述功能外，事实上还隐藏着太多的秘密，翅膀也是昆虫实现全球殖民的关键力量和生存要素。昆虫学家和摄影师们通过一组清晰、精美的图片揭开昆虫翅膀的诸多秘密。

1. 蜻蜓翅膀 蜻蜓翅膀

蜻蜓的翅膀僵硬而且纹理很多。昆虫学家认为，这种特征其实代表了早期的翅膀类型。翅膀最初是作为昆虫身体的突出物用于保持身体滑行的稳定性。为这些突出物提供营养的昆虫循环系统最终变成了我们看到的翅膀上的纹理。尽管蜻蜓的翅膀相对较为原始，但蜻蜓却是飞行最快的昆虫之一，最快达每小时35英里(约合每小时56公里)。

2. 昆虫翅膀的脉序 昆虫翅膀的脉序

昆虫翅膀的脉序千变万化，昆虫学家往往根据翅膀的纹理和脉序跟踪昆虫的进化和识别昆虫物种。许多脉序特征相似的昆虫物种可能都是由一种古老的有翅昆虫进化而来。

3. 收起翅膀 收起翅膀

昆虫早期一种必需的创新能力就是收起翅膀，如本图中的蜉蝣。美国加州科学博物馆昆虫馆馆长大卫-卡万纳认为，“如果没有这种能力，飞行将会非常困难和笨拙，就像一架拥有固定机翼的飞机那样。”拥有固定的翅膀，蜻蜓就只能在开放的露天空间飞行，而穿越树丛等情形时则非常容易受伤。

4. 趋向简单化 趋向简单化

卡万纳解释说，“昆虫翅膀的进化是一种从复杂的翅膀向简单化的过程，如从拥有大量脉络和交叉纹理向更加先进、简单的翅膀进化。”相对原始的昆虫翅膀，如本图中草蜻蛉的翅膀，与石炭纪昆虫化石的翅膀很相似。

5. 伪装 伪装

有些时间，最好的防御就是消失。翅膀可以提供伪装功能，如本图中叶蝉的翅膀看起来很像一片叶子。

篇五：关于昆虫的资料

多彩的昆虫

1、世界上最长的昆虫—— 新加坡竹节虫是世界上最长的昆虫，其细长的身体长达27厘米，若在安静状态下充分舒展身体的话，身长可超过40厘米。竹节虫具有的保护形和保护色，使它在灌林丛中以假乱真。

竹节虫 巨天牛

2、世界上最长的甲虫 —— 亚马逊巨天牛和大牙天牛是世界上最长的甲虫。它们身长18厘米。大牙天牛的角（长颚）是专为切割树枝所设计的，当它用锐利的角钩住枝条后就绕着树枝作360°的旋转，直至把树枝锯断为止。

3、世界上最大的蝶蛾 —— 生长在南美洲的大灰夜蛾身长9厘米，展开双翼有27厘米宽，体色为灰色带有深色斑点，它们都是世界上蝶蛾类中最大的昆虫。

大灰夜蛾 小灰蝶

4、最小的蝴蝶——在已知的14万多种鳞翅目昆虫中，最小的蝴蝶是发现于南非的一种微型小灰蝶，两个翅尖之间的长度仅有1.4厘米。

5、最凶猛的昆虫—— 螳螂。

螳螂 蚊子

6、对人类健康危害最大的昆虫—— 蚊子。

7、对建筑物危害最大的昆虫—— 白蚁。

白蚁 蝗虫

犀金龟

8、对农业危害最大的昆虫—— 蝗虫。

9、最重的昆虫—— 非洲赤道地区金龟子科的一种甲虫，巨大犀金龟，成年雄性个体的重量可达99.33克。

10、最小的昆虫——膜翅目的一种寄生蜂，体长仅有0.02厘米，而该寄生蜂的翅展只有0.1厘米，比某些单细胞原生动物还要小。

寄生蜂 吸血虱

11、最轻的昆虫——一种雄性的吸血虱，个体只有0.005毫克重。

12、分布最广的昆虫 —— 弹尾目的弹尾虫，据计算每23厘米深的土壤中有这种跳虫2亿3千万个，合每929平方厘米中至少有5千个。

13、寿命最长的昆虫—— 几丁虫，它某些种类仅幼虫期就长达30年上。

弹尾虫 几丁虫

14、鸣声最大的昆虫—— 雄性的蝉（知了），它的发生器每分钟可震动 7千4百次，远在400米之外都能听见。

15、翅膀扇动最快的昆虫 —— 一种摇蚊，每分钟翅膀扇动次数高达近6万2千8百次，肌肉收缩周期可快到1/2218秒。

16、翅膀扇动最慢的昆虫 —— 黄凤蝶，每分钟翅膀扇动仅有300次，而大多数蝴蝶的翅膀扇动可达到每分钟460次—636次。

蝉 摇蚊

黄凤蝶

字数作文