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飞蛾为什么会扑火?| “趋光性”的真相远没你想的那么简单…

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夏日的夜晚,我们经常能看见一群又一群的 扑棱蛾子,在街边的路灯周围不停打转。蛾子们对于 光明似乎有一种“迷之执着”。

除了飞蛾,许多 其他昆虫也同样有 “趋光本能”:比如挂在你家纱窗上的飞虫、惨死在电蚊灯上的蚊子……

“飞蛾扑火”是自取灭亡或是向往光明,显然都是人类的一厢情愿。那从科学角度来说,为什么虫子总会被光亮吸引呢?

“飞蛾扑火”和昆虫 “趋光现象”背后的原因,远比你想象的要复杂得多。如同许多其他科学现象一样, 它充满了违背直觉的原因,以及难以描述的复杂原理。 下面柴柴将从 难易程度出发,给你讲解 三种版本的科学解释:

解释一(难度指数:)

夜行性昆虫的趋光本能

“早起的鸟儿有虫吃,早起的虫子被鸟吃。”

虫子们在白天十分容易被鸟类等天敌盯上,为了避免被吃掉的命运,一些昆虫选择了 “白天睡觉,晚上出门”的生活方式,变成了 “夜行性昆虫”

在人类使用灯火之前,夜晚最主要的光亮来自于 月亮星星。 夜行性昆虫的 复眼,在夜晚也能够捕捉微弱的光亮,飞虫也因此能看清前方的 航线,避免一头撞到树上。

光亮能为飞虫们提供 安全可靠的飞行环境,因此追寻光亮——也就是所谓的 “趋光性”——就成为了许多夜行性昆虫的 本能。 但人类出现之后,夜空中有了新的光亮: 火光灯光

这些人造光源被飞虫们误认成了自然光,遵循着趋光本能,它们会主动接近灯火。


以上是最简单的一种解释。
但是! “飞蛾扑火”的答案真就这么简单吗? 并不是。让我们从 数学角度入手,给出一个更有趣的答案。

解释二(难度指数:

“光罗盘定向”让飞蛾身陷“螺线漩涡”

只要留心观察,你就会发现灯光周围的飞虫,一般不会笔直飞向光源,而是总在灯光附近 不停地打转

而且哪怕是灯火通明的室内,飞虫同样喜欢聚集在光源附近,丝毫没有要飞走的意思。 这些有趣的现象,只用“趋光性”是无法解释清楚的。
幸运的是,科学家们又给出了一份 更靠谱的解释人造光源能让昆虫导航系统失灵,使得原本呈直线的飞行航线被扭成螺旋线,因此飞虫才会傻乎乎地打转,转着圈飞向光源中心。

↓↓ 没看懂?没关系,看了这个视频就能懂 ↓↓

↑↑ 只要一分钟~这个视频超有趣的 ↑↑

来自月亮星星的光线,都是 平行光。所以飞蛾等昆虫在飞行时,只要与光线 保持固定夹角,就能实现直线飞行。

这种高级的导航系统,被称作 “光罗盘定向”在自然环境下,“光罗盘定向”可以帮助昆虫们判断飞行方向,非常方便实用。 但与月光星光不同的是,人类所造出的火光灯光,是一类 点光源,它们发出的光线并不是平行光,而是 发散光。 在这种情况下,如果还和光线保持固定夹角飞行,飞虫就会飞出一道美丽的 螺线轨迹,如同落入漩涡一般,不断逼近光源中心。

就这样, 错把火光当成月光的飞蛾,仍然固执地通过 “光罗盘定向”来导航,结也就只能一圈圈地飞向火焰中心,寻得死路一条。 相比第一个解释,这个说法看起来就靠谱多了。

那么,“飞蛾扑火”的 真相也就这样被顺利地揭开了……吗? 也未必!

“光罗盘定向”只是众多假说中最容易理解,看起来最“靠谱”的理论而已。但实际上,昆虫趋光现象的 真正原因,目前还并没有定论……

解释三(难度指数:

光干扰?生物天线?飞蛾扑火真相到底是什么?

如果你坚持看到了这里,说明上面的两种解释,还是没能让你满意,比起一个简单的解释,不断地深挖追问或许更有意义。 实际上, “飞蛾扑火”或是“趋光性”和许多科学问题一样,目前并没有统一、绝对的答案。 除了“光罗盘定向”,科学家们还提出了不少其他有趣的 解释和假说,同样具有一定的说服力。

比如 “光干扰假说”就认为, 强烈的灯光对于夜行性昆虫来说太 刺眼了,让原本习惯在暗处飞行的昆虫 无法返回暗处,从而被困在了光亮最强的地方。 昆虫的 复眼强光的影响下会发生 炫耀现象 。同时,昆虫还会对某些波长的光线格外敏感。

发出特定波长、光强度大的 人造光源很容易超出夜行性昆虫复眼的承受范围,干扰昆虫的视觉系统
被光线干扰的昆虫这时反而无法辨识出 黑暗区域的光线,被迫只能在 光线最强的区域活动。 简单地说就是: 人类发明的灯光没能照顾虫子们的感受,闪瞎了它们的虫眼,双目失灵的昆虫没办法回到黑暗的地方,不得已才围着光源打转

除此之外, “生物天线假说”的观点也十分独特,这个观点认为, 昆虫是因为把灯光当成了 求偶信号 ,所以才会万死不辞地飞向 光亮的“乐园”。 这一假说从 “逆仿生学”的角度出发,提出灯光中的 远红外线光谱和 信息素分子的振动谱线相同,正是因为单身昆虫把这一频率的光线,当成了 异性求偶时所释放的化学物质,才会被光源不断吸引,并久久不愿离开。

按照这个解释,那么在灯光下打转的飞虫、扑火的飞蛾,其实全是各地赶来赴约的 相亲人士,这场面就显得有些微妙了。

当然, 不同的解释还有很多,比如 虫体两侧受光刺激不同,导致的神经冲动与飞行受力不同侧抑制现象令飞虫误认为灯侧是回避强光的黑暗区域……每一种观点都从不同的角度,探寻了“趋光现象”的可能原因。 这就是科学问题的无奈与有趣之处了:
有时我们可以知道问题的 唯一解,有时候参考答案上只会有一个 “略”字。而在 “飞蛾为什么扑火 这个问题上,我们却得到了好几个 不同的结果
也许答案中的其中有一个是正确的,也许它们全都错了,也许…它们都可以算作正确答案。

所以,到底为什么飞蛾会扑火呢?
或许… 答案只有蛾子它自己才知道吧 orz

主要参考资料:

[1]《昆虫趋光性及其机理的研究进展》

[2]《昆虫趋光行为研究进展》

[3]《昆虫趋光的性别差异及其影响因素》

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