欧洲夜鹰（Caprimulgus europaeus）是一种夜间猎手，每年会在欧洲和非洲南部之间进行非凡的迁徙。然而，承载它飞越漫长距离的翅膀还必须执行一项截然不同的任务：帮助鸟在缓慢飞行和急转弯时捕捉昆虫。
隆德大学的科学家发现，这些相互竞争的需求伴随着一个令人惊讶的权衡。尽管夜鹰的身体结构能够应对长途迁徙，但其翅膀并未针对更高速度下的高效飞行进行完美优化。
夜鹰翅膀为何为敏捷性牺牲效率
为了研究夜鹰如何飞行，研究人员在风洞中对这些鸟类进行了研究，记录了它们在不同速度下的运动，并测量了翅膀后方留下的气流模式。
实验表明，夜鹰宽阔的翼尖可能在缓慢飞行时帮助其进行机动，但随着鸟飞行速度的加快，这却成了一个劣势。在更高的速度下，其翅膀产生升力的效率降低。升力是帮助鸟类在空中飞行的空气动力。
这些发现挑战了一种假设，即飞行遥远距离的鸟类必须拥有主要针对高效长途飞行而优化的翅膀。
“这与长途迁徙鸟类作为完美优化飞行机器的直观印象相悖。相反，夜鹰的翅膀似乎是几种不同需求之间的折中。这种鸟可以在狩猎时缓慢飞行并进行机动，但代价是在更高速度下产生升力的效率降低，”隆德大学副教授克里斯托弗·约翰松（Christoffer Johansson）说。
科学家发现出人意料的扑翼技巧
研究人员还发现了夜鹰飞行的另一个惊人特征。即使鸟在每次扑翼的上挥阶段抬起翅膀时，它仍在产生推力，这种力帮助推动其前进。
这很不寻常，因为这种主动的向上翅膀运动（称为上挥）以前主要与蝙蝠和昆虫的飞行力学有关，而不是鸟类。
这一发现表明，进化史截然不同的动物可能针对飞行的挑战发展出了相似的空气动力学解决方案。
“有趣的是，相同类型的空气动力学解决方案似乎出现在截然不同的动物身上。这表明上挥不必仅仅是扑翼过程中的被动或产生升力的部分。当翅膀无法大幅度折叠时，它可以被主动用于产生推力，”克里斯托弗·约翰松说。
鸟类飞行揭示的进化与飞行机器人
这些结果提供了关于进化如何塑造依赖相同身体结构进行不同活动的动物的更广泛启示。
进化并不总是产生完美适应单一目的的翅膀，而是可能倾向于平衡几种相互竞争需求的设计。对于夜鹰来说，这意味着将跨大陆迁徙的能力与低速捕食昆虫所需的敏捷性结合起来。
理解这些折中方案也可能促进航空技术的改进，特别是使用扑翼的无人机和其他飞行机器人。
与鸟类一样，这些机器在每次扑翼期间翅膀可以折叠的程度可能面临机械限制。了解夜鹰如何在上挥期间产生推力，可以帮助工程师开发出更有效的空中移动方式。
研究人员现在希望确定这种不寻常的飞行机制是否在其他鸟类和飞行动物中广泛存在，或者它是否代表了一种更特化的适应。
“我们现在想研究这种产生力的方式在其他鸟类和飞行动物中有多普遍。它可以帮助我们了解哪些空气动力学原理是夜鹰特有的，哪些是更普遍的。这些知识也可能启发新型扑翼飞行器的开发，”克里斯托弗·约翰松总结道。