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……
说“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 月亮和 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: 火光和 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。
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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 复眼在 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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