如果你身在野外,没有GPS、地图或指南针,你会如何判断方位?对于习惯使用工具的人类而言,根据大自然的线索认路是一件困难的事情。许多动物在这一点上完胜人类,包括头朝下倒退着推粪球的屎壳郎。近日,《昆虫学年鉴》上发表的一篇论文综合论述了蜣螂(俗称屎壳郎)如何借助日光、风向、银河和月亮偏振光判断方位,以便高效将粪球滚走。
“参照太阳方位推动粪球”不是埃及传说
屎壳郎在古埃及被称为圣甲虫。古埃及人相信,太阳被屎壳郎推动着滚过天空,便有了日升日落。据说屎壳郎会参照太阳方位将粪球从西推向东。但直到2013年,科学研究才证实了这个结论。达克和南非金山大学的研究者们研究了5种蜣螂,发现它们在自然环境下通常朝着太阳的方向滚粪球。而如果他们用镜子反射太阳,同时遮挡真正的太阳,实验场地中的蜣螂就会朝着镜中太阳的方向跑。还有研究使用LED作为“人造太阳”,也得出了相似的结论。
最新研究发现,如果用纸板做一顶宽边太阳帽,戴在蜣螂头上遮挡光线,它们的路线就会变得弯弯曲曲。
可借助风向和夜间天象判断方向
如果在中午,太阳处于高点,蜣螂要怎么判断方位呢?2019年的一项研究发现,南非的一种蜣螂可以根据风向判断方位。这种蜣螂生活在卡拉哈里沙漠,这里每到正午就会刮起强风,这是因为上午太阳将地面烤热后热空气上升导致的。达克推测它们可能利用触角感知风向。
换言之,它们并不在意风具体朝哪个方向吹,而是只将风向作为判断方向的参考,并且假定风向短时间内不会发生改变。而且一旦过了正午,太阳不再处在正上方,它们就会无视风向,重新将太阳作为主要的参考线索。
研究团队在南非约翰内斯堡的天文馆,利用模拟星空观察蜣螂的行为,证实银河的方向能够影响蜣螂的行走路径。此前科学家已知蜜蜂、蚂蚁等昆虫会利用太阳偏振光导航,而月光偏振光的亮度只有太阳光的百万分之一。
达克等人注意到,一种夜行性的蜣螂只有在月明之夜才能走直线。其他研究还表明,蜣螂不会依靠地面上其他物体判断方位。这可能是因为蜣螂没有固定的巢穴,而是不断从一个粪堆流浪到另一个粪堆,记住地面环境对它们来说没什么帮助。
研究者们希望最终能够理解蜣螂导航的神经机制。他们正在把蜣螂和借助地面环境线索导航的金龟子进行对比,并试图理解蜣螂导航过程中的神经电活动,这需要为它们佩戴一个迷你“脑电帽”。他们还发现,在搓好粪球之后蜣螂会爬上粪球四处张望。他们推测这个行为可能是为了快速掌握环境线索。