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我们对昆虫的趋光性有的时候是误读!

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[LV.10]以坛为家III

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发表于 2015-11-1 23:39:11 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
      我们对昆虫的趋光性有的时候是误读!特别是飞蛾扑火,我们以为是昆虫
喜欢追逐光明,其实这是数千年的误解。黑夜里,飞蛾不能看清四周的情况,
在找不到合适参照物的情况下,如何不走冤枉路,多快好省的飞行呢?其实
亿万年来,夜晚活动的蛾子等昆虫都是靠月光和星光来导航。因为是极远光
源,光到了地面可以看成平行光,能作为参照来做直线飞行。


          如下图所示,注意蛾子只要按照固定夹角飞行,就可以飞成直线,直飞
才最节省力气。角度稍微一调整,就可以直飞另一个目标。




          但自从该死的人类学会了使用火,这些人造光源因为很近,光线成中心放
射线状,可怜的蛾子就开始倒霉了。




        蛾子还以为按照与光线的固定夹角飞行就是直线运动,结果越飞越坑爹,
飞成了等角螺线,飞到火里去了,这种现象还被人类称为昆虫的正趋光性。
蛾子说:趋你妹的光啊,傻瓜才瞪着光飞,不知道会亮瞎眼啊?!!我们完
全被人类误导了,亿万年才演化出的精妙直线导航方法,被人类的光污染干
扰失效了!不用假慈悲的飞蛾扑火纱罩灯了!(#‵′)凸,赶紧把这幺蛾子的灯关
了吧!有人问:这是你自己想出来的吧?我还是坚持蛾子是趋光的!好吧,如
果蛾子趋光,为什么不直线飞过去呢?为什么要飞成下面的螺线?趋光能解释吗?




从上面这个照片你还可以看出,蛾子走的并不是理想的等角螺线。
蛾子也发现问题了:我飞飞飞 。咦……不对啊!调正角度,飞飞飞……我去!
还不对,我这是在往哪飞啊?继续调整角度……我去……我去……我……我晕……
蛾子也想挣扎的飞出正确的路线,不断的调整角度,奈何本能使然,最终还是
向灯光飞去。我们人类也是,例如你在原地旋转很多圈,再让你走直线试试。
在平衡器官被干扰的情况下,你以为是直线,而在旁人看来更像喝醉了一样东
倒西歪乱走。这就是蛾子的处境。


白天的昆虫如何用太阳来导航?太阳光进入大气时,被散射形成天空光。
天空光是偏振光,昆虫综合参考太阳的方位和天空光的偏振来进行导航,
而不是被太阳光吸引,所以不会飞向太阳。昆虫的复眼看到的天空和人
类看到的天空是不一样的。



古代维京人也利用天空光导航。在北欧維京海盗时代,维京人在没有指南针
的情况下,就利用太阳石在北大西洋上导航。太阳石就是方解石,是碳酸钙
的晶体,如图下所示:



由于其特殊的晶体结构会把自然光分解为两条偏振光。天空光因为是部分偏
振光,所以旋转方解石就会出现时亮时暗的效果。在美剧《Vikings》第1季
的前两集里就有这样的情节。维京人在有阳光时,就直接利用正午的太阳确定方向。




阴天或大雾看不到太阳,就用太阳石找大概的方向。



举起太阳石旋转会发现在不同方向上的亮度不同,即使在阴天也可以找到大
体的方位。维京人的导航方法居然和帝王蝶这些昆虫不谋而合,有趣!维京
海盗的新导航技术帮助他们在北大西洋上远洋,并发现了冰岛、格陵兰岛、
成为最早抵达北美洲的欧洲人。




人类用指南针导航会不会出现蛾子的困境?在南北磁极时也会出现蛾子
的问题。例如,我们手里有指南针,不要往南走时才用得到,往任何方
向都可以作为参照。在大海上,你要去一个岛,按照地图上的标记,发
现只要往东走就行了。正常情况,我们根据指南针,按照与北方的右夹
角90度角航行,走直线就可以最快到达。如下图:在远离南北极的地区
,可以认为磁力线是平行的。




但如果在南极雪原上,在距离南磁极很近的地方,指南针总指向附近的磁极
点,如果往东走,就是绕着南磁极走圆圈。如下图:在南极附近磁力线不能
看成平行线,而是以南磁极为中心的放射状。




如果往东南走,就会像蛾子一样做等角螺线,绕很多圈后到达南磁极。如下图
:与磁力线保持45度夹角,就不再是圆周运动,而是螺线运动。




这时候人们必须放弃指南针,改为参照地形、天空偏振光或其他参照物导航。
蛾子可没有这么多选择,只能等到灯都灭了,才可以恢复正常飞行。灯总
不能亮一晚上吧,我等!啊哈!终于灭了,我飞飞飞……我去,旁边又亮
了一个!生物是何时进化出天空光导航的?大约5亿年前,地球上开始出现
了有眼睛的生物,其中最有名的是寒武纪时代的三叶虫。




      事实上约5.43亿年前三叶虫是第一批进化出真正的眼睛的动物。有人认为
眼睛的出现是寒武纪生命大爆发的导致原因。三叶虫的眼睛是由方解石组成的。
纯的方解石是透明的,有些三叶虫使用单晶的、透明的方解石来组成其每只眼
睛的透镜。典型的三叶虫眼睛是复眼,每个透镜都是一个拉长的棱镜。每只复
眼内的透镜数不等,有些只有一个,有些可达上千。在这样的复眼中其透镜一
般排列为六边形。三叶虫和北欧海盗一样也有方解石,通过感受天空偏振光来
辨认方向,不同的是它直接安装在眼睛上!后来的昆虫复眼则继承了这种能够
探测偏振光的能力,除了昆虫,还有鸟类、鱼类和两栖动物都可以利用偏振光。
蝙蝠则是已知第一种可以利用偏振光的哺乳动物,蝙蝠利用黄昏时的偏振光来
校准体内的地磁罗盘。




科学家发现蝙蝠利用地磁罗盘进行长距离的导航,而天空光可以对地磁罗盘
进行校准。到了黑暗的夜晚,借助超声波和校准的地磁罗盘,蝙蝠就可以准
确的返回自己栖息的山洞。长距离导航靠地磁和偏振天空光,近距离靠超声
波,蝙蝠完全没有我们想象的那么“瞎”。

蜜蜂跳8字舞也是导航吗?蜜蜂发现新的花丛后,会回到蜂巢里靠跳8字舞(waggle dance)
来告诉同伴花丛在哪里。如何告诉同伴方向和距离呢?告知方向主要参照太阳






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