新的研究表明蜂拥而至的蜜蜂可能会改变天气

蜜蜂每米可以使空气带电高达 1000 伏特,甚至超过雷暴。

蜂群的正面视图。 (图片来源:Andreas Häuslbetz /Alamy Stock Photo)
蜂群的正面视图。 (图片来源:Andreas Häuslbetz /Alamy Stock Photo)

新的研究表明,蜂拥而至的蜜蜂会产生如此多的电力,以至于它们可能会影响当地的天气。

研究人员通过测量蜜蜂 (apis mellifera) 蜂巢周围的电场得出的这一发现表明,蜜蜂可以产生与雷暴一样多的大气电能。 这可以在引导尘埃形成不可预测的天气模式方面发挥重要作用; 它们的影响甚至可能需要包含在未来的气候模型中。

昆虫的微小身体可以在觅食时带上正电荷——要么来自空气分子与它们快速跳动的翅膀的摩擦(蜜蜂每秒可以拍打翅膀超过 230 次),要么来自降落在带电表面上。 但这些微小电荷的影响以前被认为是小规模的。 现在,10 月 24 日发表在 iScience 杂志上的一项新研究表明,昆虫可以产生惊人的电量。

“我们最近才发现生物学和静电场密切相关,并且在不同的空间尺度上存在许多意想不到的联系,从土壤中的微生物和植物与传粉者的相互作用到昆虫群和全球电路,”第一作者、布里斯托大学的生物学家 Ellard Hunting 说。

当两个表面上的微小凸起和凹坑相互摩擦时,就会产生静电,从而产生摩擦。这导致带负电的电子从一个表面跳到另一个表面,使一个表面带正电,而另一个表面带负电。两个电离表面之间的转移会产生电压差或电位梯度,电荷可能会跨越该电压差。

这种静电势梯度——在走过地毯后触摸门把手时会给你带来震动——也可以通过云层内冰块的摩擦产生闪电;传说本杰明富兰克林和他的儿子在雷雨中放风筝时证明了这种现象,并指出风筝的湿绳将风暴云中的火花传导到连接在其末端的钥匙上。

整个昆虫世界都出现了静电效应。它们使蜜蜂能够将花粉吸引到它们身上,并帮助蜘蛛织出带负电荷的网,吸引并诱捕猎物带正电荷的身体。

为了测试蜜蜂是否会对我们大气的电场产生相当大的变化,研究人员在几个蜜蜂栖息地附近放置了一个电场监视器和一个摄像头。在昆虫涌入空中的 3 分钟内,研究人员发现蜂箱上方的电位梯度增加到每米 100 伏特。在其他蜂群事件中,科学家测量了高达每米 1000 伏特的效应,这使得大型蜜蜂群的电荷密度大约是带电沙尘暴的六倍,是风暴云的八倍。

科学家们还发现,更密集的昆虫云意味着更大的电场——这一观察结果使他们能够模拟蝗虫和蝴蝶等其他蜂拥而至的昆虫。

科学家们说,蝗虫经常成群结队地聚集到“圣经规模”,创造出 460 平方英里(1,191 平方公里)大小的厚云,并将多达 8000 万只蝗虫聚集在不到半平方英里(1.3 平方公里)的范围内。研究人员的模型预测,成群的蝗虫对大气电场的影响是惊人的,产生的电荷密度与雷暴产生的电荷密度相似。

研究人员表示,昆虫本身不太可能产生风暴,但即使潜在梯度不符合产生闪电的条件,它们仍然会对天气产生其他影响。大气中的电场可以电离尘埃和污染物的颗粒,以不可预知的方式改变它们的运动。由于尘埃会散射阳光,因此了解它的移动方式和落脚点对于了解一个地区的气候很重要。

“跨学科性在这里很有价值——电荷似乎只存在于物理学中,但重要的是要了解整个自然界对大气中电的了解程度,”亨廷说。 “从更广泛的角度考虑,将生物学和物理学联系起来可能有助于解决许多令人费解的问题,例如为什么在离撒哈拉沙漠这么远的地方发现大尘埃颗粒。”

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