[科普中国]-蚊子可以飞多高？科学家在两百多米的高空捉到蚊子

在大家的印象里，蚊子这种只有几毫米的昆虫既飞不高，也飞不远，只能在地面飞行。毕竟身材在那，而且只有一对两三毫米长的翅膀和一对退化了的平衡杆。

蚊子的翅膀 图源：Sahibul-Saif Sheykh Abdul Kerim al-Kibrisi - WordPress.com

现在，科学家的研究颠覆了大家对蚊子飞行能力的看法。

在撒哈拉沙漠以南的半荒漠地区，携带疟疾的蚊子借助风力，在一个晚上就能飞到离地面290米的高空，距离远达数百公里。

2013年，美国国家过敏和传染病研究所(NIAID)的科学家前往撒哈拉地区，在之后617天的时间，对当地的蚊子进行捕捉采样。目的是为了研究蚊子在不同地区的迁徙能力。

他们用氦气球在距离地面40米—290米的地方掉漆垂直粘网。

氦气球和粘网 图源：文献1

结果，他们捕获了46.1万只昆虫，其中包括2748只蚊子，并且235只是可以携带疟疾的按蚊属。也就是说，蚊子可以飞到290米高的地方。如果在更高的地方布置了粘网，或许还能捕捉到飞的到更高位置的蚊子，这也很难说。

不同飞行高度捕捉到的蚊子种类及数量 图源：文献1

你也许会认为，距离地面近的网捕捉的蚊子会更多。然而，实际正好相反，粘网捕捉的蚊子数量是随着高度的增加而增加。这说明，蚊子在高海拔地区亦可以进行迁徙。

被捕捉到蚊子超过80%是雌性，大家知道雌蚊子是会咬人的，90%的蚊子在飞行前吸过人血。

光是靠捕捉这些蚊子获取的数据，科学家们不确定蚊子是从哪里飞来的，也不知道它们飞了多远。因为只是对某个地点进行的采样，只能说明某个位置出现了蚊子。

但借助气象建模工具，通过现有的数据，同时考虑风向和风速，科学家计算了蚊子可能的飞行轨迹。科学家最终得出结论，一只蚊子靠自己的飞行能力和风力，在9个小时的夜间飞行中，飞行距离可达295公里。

结合建模工具，科学家对不同种类的蚊子的迁徙距离进行了分析 图源：文献1

如果光凭想像，估计是个人都很难相信这种不起眼的生物可以飞那么远。不光是普通人，科学家刚看到这个数据都会被惊到。2019，科学家把研究结果发表在《自然》杂志上。

虽然蚊子自己飞行距离有限，但有了风，飞行到更远更高的地方咬人、传播疾病，是没有问题的。

这也是为什么即使你家住在21楼的高层建筑中，也会出现蚊子的原因。毕竟蚊子都可以最高飞到几百米的高空了，还会在乎那21层楼，区区六十多米的高度吗？

你也许会以为蚊子只分布在低海拔地区，但其实在喜马拉雅这样的高海拔地区，同样有蚊子。

2007年，科学家对印度的加瓦尔专区的蚊子进行采样，捕捉了300—1000m、1000—2000m、2000—3000m 不同海拔高度的蚊子。一共发现了34种蚊子，包括5个属：伊蚊、按蚊、阿蚊、库蚊和蓝带蚊。

不同海拔的蚊子出现种类，随着海拔升高，出现的蚊子种类减少 图源：文献2

低海拔地区温度湿热，这里能捕捉到蚊子是毋庸置疑的，但高海拔到3000m的地方，虽然发现的蚊子种类不多，只有几种，但也说明了一些蚊子的生存能力有多猛。

当然，蚊子可以通过电梯、一些管道飞到几十层楼高的地方，但这些并没有科学的研究说明，这只是大家的推测，从一些可能的途径来分析。但现在你应该知道，光凭自己的一双翅膀和风，蚊子就可以从外层直接飞到21层楼。

蚊子是如何飞行的？

蚊子和蜜蜂的飞行方式类似，都是通过振翅的方式，扇动空气获得上升力。不同的地方是，蚊子的振翅方式更快，而且振动的角度不大，大约只有40度，是蜜蜂的一半。也就是说，如果按照推理，蚊子是获取不了蜜蜂那样足够的升力。

如果蚊子选择了蜜蜂的大角度的振翅，那么蚊子飞行时的嗡嗡声估计就要大一倍了，飞行声音大了，就容易被人发现。

2017年，科学家通过慢镜头解开了蚊子飞行的秘密。来自牛津大学的科学家通过8个超高速摄像机，从8个角度拍摄一只蚊子是如何飞行的。

试验拍摄飞行中的蚊子 图源：https://newatlas.com/

慢镜头下的蚊子振翅频率比实际慢了700倍，之后通过计算机模拟制作了3D模型，可以让科学家了解蚊子飞行中的气流变化。

8个视角下蚊子的飞行视图 图源：nature video

根据研究结果，蚊子在振翅过程中，和蜜蜂一样的地方是，在翅膀前缘部分会产生一个小涡流，这种气流减少了翅膀上方的压力，就是说在振翅过程中会获得一定的升力。

蚊子产生的前缘涡流 图源：nature viedo

但除了翅膀前缘的涡流，蚊子还在翅膀后缘形成了一个涡流，这是和蜜蜂不太一样的地方。之所以可以在翅膀后方产生一个涡流，是因为它的翅膀不是垂直往下扇的，而是会在扇动的过程中进行反转。

后缘气流 图源：nature video

当翅膀后缘翻转的时候，翅膀后缘与翅膀前缘拍打产生的流体对齐，产生涡流，重新获得一些额外的升力。

此外，蚊子在扇翅过程中，还会产生一种旋转阻力，来支撑它们身体的重量。

旋转阻力 图源：nature video

这也许可以解释，为什么蚊子小角度的拍打依旧可以获取足够的升力，因为它通过产生额外涡流的方式，弥补了振翅小角度振翅的缺点。

未来，科学家也许会把蚊子的飞行技术应用到更小的无人机上，只能希望那样的无人机不会嗡嗡嗡……

参考文献：

Huestis D L, Dao A, Diallo M, et al. Windborne long-distance migration of malaria mosquitoes in the Sahel[J]. Nature, 2019, 574(7778): 404-408.

Pemola Devi N, Jauhari RK. Mosquito species associated within some Western Himalayas phytogeographic zones in the Garhwal region of India. J Insect Sci. 2007;7:1‐10. doi:10.1673/031.007.3201

http://www.ox.ac.uk/news/2017-03-30-new-study-sheds-light-how-mosquitoes-wing-it