發(fā)布時(shí)間：2022-01-02 00:50

　　跳甲成蟲(chóng)善于跳躍,行動(dòng)靈活,其后足腿節(jié)膨大,內(nèi)具一骨化的跳器,是鞘翅目中重要的跳躍昆蟲(chóng)之一。近年來(lái),隨著功能形態(tài)學(xué)與仿生學(xué)的發(fā)展,昆蟲(chóng)足部的功能形態(tài)、運(yùn)動(dòng)行為及仿生應(yīng)用成為了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn),但有關(guān)跳甲跳躍行為的研究仍較為缺乏。本文以薊跳甲Altica cirsicola Ohno、老鸛草跳甲Altica viridicyanea（Baly）、蛇莓跳甲Altica fragariae（Nakane）和黃櫨跳甲Ophrida xanthospilota（Baly）為研究對(duì)象,利用高速攝像、顯微CT、計(jì)算機(jī)三維重建、視頻分析等技術(shù)來(lái)探究其跳躍行為、足內(nèi)外部的形態(tài)結(jié)構(gòu)和胸部肌肉。主要結(jié)果如下:（1）跳躍行為:四種跳甲表現(xiàn)出三種起跳模式。不展翅模式（mode1）:起跳時(shí)不展翅,跳躍過(guò)程中蟲(chóng)體連續(xù)旋轉(zhuǎn),翅始終不打開(kāi),最后著陸;半展翅模式（mode2）:蟲(chóng)體起跳后旋轉(zhuǎn),在半空中展翅,此時(shí)身體停止旋轉(zhuǎn),最后著陸;展翅模式（mode3）:蟲(chóng)體由翅協(xié)助起跳,不旋轉(zhuǎn),直接飛行并著陸。四種跳甲都更傾向于采用mode1起跳,其次是mode2,最后是mode3。黃櫨跳甲采用mode2起跳的比例大于另外三種跳... 

【文章來(lái)源】：河北大學(xué)河北省

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

實(shí)驗(yàn)平臺(tái)示意圖(a)跳躍平臺(tái)示意圖；(b)拍攝平臺(tái)示意圖

第二章跳甲的跳躍行為研究9線與水平面的夾角（圖2-2a）。保存后足離開(kāi)地面時(shí)的單幀圖片，在ImageJ（NationalInstituteofMentalHealth,USA）中測(cè)量起跳角α。跳甲后足離開(kāi)起跳平面的時(shí)間記為T=0ms，起跳時(shí)間t為跳甲足部開(kāi)始伸展至其完全離開(kāi)地面的時(shí)間。由于跳甲離開(kāi)地面時(shí)，其后足跗節(jié)并未伸展，因此，起跳距離l為跳甲后足腿節(jié)與脛節(jié)的長(zhǎng)度之和，即l=l1+l2（圖2-2a）。視頻中的每幀圖片用PCC軟件導(dǎo)出，然后用HeliconFocus（HeliconSoftLtd.,Kharkov,Ukraine）對(duì)圖片進(jìn)行合成以獲得跳躍軌跡。使用軟件IBMSPSSStatistics24（IBMInc.,NewYork,USA）對(duì)四種跳甲的跳躍參數(shù)進(jìn)行差異顯著性分析（單因素ANOVA檢驗(yàn)，TurkeyHSD多重比較）；使用軟件GraphPadPrism5（GraphPadInc.,California,USA）作柱形圖（平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤）。本實(shí)驗(yàn)涉及到的計(jì)算數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。平均起跳速、平均起跳加速度、起跳過(guò)程中需要的能量E以及起跳過(guò)程中產(chǎn)生的力F由下列公式計(jì)算得出。v=l/t①a=v/t②E=m2/2③F=ma④圖2-2跳甲基本參數(shù)測(cè)量示意圖(a)起跳角α、起跳速度v、起跳距離l的測(cè)量示意圖，l1：腿節(jié)長(zhǎng)，l2：脛節(jié)長(zhǎng)；(b)跳甲足部分節(jié)測(cè)量示意圖Fig.2-2Diagramofmeasuredparametersoffleabeetles(a)Thediagramofmeasurementofα,t,vandl.l1:thelengthoffemur,l2:thelengthoftibia;(b):Schematicdiagramofthemeasurmentofthehindleglength

第二章跳甲的跳躍行為研究11圖2-3蟲(chóng)體的空間三維坐標(biāo)系Fig.2-3Threedimensionalcoordinatesystemoffleabeetle’sbody本實(shí)驗(yàn)追蹤了四種跳甲的跳躍軌跡，并總結(jié)出了三種起跳模式。第一種是不展翅模式（mode1,winglessmode），跳甲起跳時(shí)不展翅，跳躍過(guò)程中蟲(chóng)體存在俯仰（pitch）和翻滾（roll）旋轉(zhuǎn)，翅在跳躍全程中不伸展，最終著陸（圖2-4a,b）。第二種是半展翅模式（mode2,simi-wingedmode），跳甲起跳時(shí)不展翅，蟲(chóng)體存在俯仰和翻滾旋轉(zhuǎn)，隨后在半空中打開(kāi)翅，翅伸展并連續(xù)拍打，此時(shí)蟲(chóng)體停止俯仰旋轉(zhuǎn)直至著陸（圖2-4c,d）。第三種是展翅模式（mode3,wingedmode），翅先伸展，協(xié)助跳甲起跳，蟲(chóng)體以飛行的方式在空中運(yùn)動(dòng)，飛行過(guò)程中蟲(chóng)體不俯仰旋轉(zhuǎn)，但存在翻滾旋轉(zhuǎn)，最終以飛行模式著陸（圖2-4e,f）。對(duì)四種跳甲起跳過(guò)程中采用的這三種模式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，結(jié)果如下：在傾角固定的著陸平臺(tái)上，薊跳甲（n=113）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為69.91%、23.89%、6.19%；老鸛草跳甲（n=125）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為92%、8%、0%；蛇莓跳甲（n=147）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為90.48%、4.76%、4.76%；黃櫨跳甲（n=111）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為64.86%、32.43%、0%。在活動(dòng)著陸平臺(tái)上，薊跳甲（n=38）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為86.84%、5.26%、7.89%；老鸛草跳甲（n=65）跳躍模式全部采取mode1；蛇莓跳甲（n=36）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為97.22%、2.78%、0%。黃櫨跳甲（n=44）mode1、mode2和mode3所占的比例分別為86.36%、13.64%、0%。由此可見(jiàn)，不管是面對(duì)固定傾角的著陸平臺(tái)還是活動(dòng)的著陸平臺(tái)，這四種跳甲都最傾向于采用mode1，其次是mode2，最后是mode3（表2-1）。由表2-1可以看出，薊跳?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
[1]仿生甲蟲(chóng)可重構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 柳天虹.南京林業(yè)大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3563140