沒有GPS、地圖或指南針 屎殼郎推糞球時(shí)靠什么導(dǎo)航

新解

如果你身在野外，沒有GPS、地圖或指南針，你會(huì)如何判斷方位？對于習(xí)慣于使用工具的人類而言，根據(jù)大自然的線索認(rèn)路是一件困難的事情。許多動(dòng)物在這一點(diǎn)上完勝人類，包括頭朝下倒退著推糞球的屎殼郎。近日，《昆蟲學(xué)年鑒》上發(fā)表的一篇論文綜合論述了蜣螂（俗稱屎殼郎）如何借助日光、風(fēng)向、銀河和月亮偏振光判斷方位，以便高效將糞球滾走。

該研究由來自瑞典和南非的科學(xué)家合作完成。研究第一作者、瑞典隆德大學(xué)生物學(xué)家瑪利·達(dá)克長期研究屎殼郎導(dǎo)航問題，曾因此獲得2013年搞笑諾貝爾獎(jiǎng)生物學(xué)和天文學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)。

“參照太陽方位推動(dòng)糞球”不是埃及傳說

全世界已知的蜣螂大約有8000多種，大部分蜣螂會(huì)挖地道將糞便運(yùn)走，只有約600種蜣螂有滾糞球的習(xí)性。它們把糞球當(dāng)作食物或求偶的禮物，雌性也會(huì)將卵產(chǎn)在糞球中，確保后代一出生就能吃上新鮮的糞。

因?yàn)橥愔g經(jīng)常發(fā)生搶劫事件，快速把糞球推到安全的地方很重要?！霸谀戏?，屎殼郎簡直能讓大象糞便活起來，一個(gè)糞堆里就能有成百上千只屎殼郎，而且它們還會(huì)互相沖撞，試圖搶走糞球。”研究共同作者、隆德大學(xué)神經(jīng)行為學(xué)家埃里克·沃倫特說，“所以它們一定不希望繞了一圈又回到鬧哄哄的糞堆去。它們會(huì)朝著任意方向沿直線走，盡快離開現(xiàn)場。”這段路程的時(shí)間相對固定，大約是6分鐘。

走直線其實(shí)比我們想象的要困難。2009年的一項(xiàng)研究曾經(jīng)讓人類在德國的森林中和撒哈拉沙漠里行走，發(fā)現(xiàn)在看不到太陽的時(shí)候，人們就會(huì)原地繞圈。如果蒙上眼睛，人們甚至?xí)@一個(gè)直徑20米左右的圈子打轉(zhuǎn)。在其它動(dòng)物身上也能觀察到相似現(xiàn)象，這是因?yàn)椴綉B(tài)不對稱等原因?qū)е碌?。那么，蜣螂是怎么走直線的呢？

屎殼郎在古埃及被稱為圣甲蟲。古埃及人相信，太陽被屎殼郎推動(dòng)著滾過天空，便有了日升日落。赫拉波羅還提出，屎殼郎會(huì)參照太陽方位將糞球從西推向東。但直到2003年，科學(xué)研究才證實(shí)了這個(gè)結(jié)論。

達(dá)克和南非金山大學(xué)的研究者們研究了5種蜣螂，發(fā)現(xiàn)它們在自然環(huán)境下通常朝著太陽的方向滾糞球。而如果他們用鏡子反射太陽，同時(shí)遮擋真正的太陽，實(shí)驗(yàn)場地中的蜣螂就會(huì)朝著鏡中太陽的方向跑。還有研究使用LED作為“人造太陽”，也得出了相似的結(jié)論。

最新研究發(fā)現(xiàn)，如果用紙板做一頂寬邊太陽帽，戴在蜣螂頭上遮擋光線，它們的路線就會(huì)變得彎彎曲曲。

可借助風(fēng)向和夜間天象判斷方向

如果在中午，太陽處于高點(diǎn)，蜣螂要怎么判斷方位呢？2019年的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，南非的一種蜣螂可以根據(jù)風(fēng)向判斷方位。這種蜣螂生活在卡拉哈里沙漠，這里每到正午就會(huì)刮起強(qiáng)風(fēng)，這是因?yàn)樯衔缣枌⒌孛婵緹岷鬅峥諝馍仙龑?dǎo)致的。達(dá)克推測它們可能利用觸角感知風(fēng)向。

實(shí)驗(yàn)表明，如果將兩臺(tái)桌面風(fēng)扇面對面放置，開啟其中一臺(tái)，實(shí)驗(yàn)場地上的蜣螂就會(huì)選定一個(gè)方向滾糞球。而如果中途關(guān)掉這臺(tái)風(fēng)扇，開啟對面的風(fēng)扇，蜣螂就會(huì)掉頭朝反方向走去。換言之，它們并不在意風(fēng)具體朝哪個(gè)方向吹，而是只將風(fēng)向作為判斷方向的參考，并且假定風(fēng)向短時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變。而且一旦過了正午，太陽不再處在正上方，它們就會(huì)無視風(fēng)向，重新將太陽作為主要的參考線索。

除了借助陽光和風(fēng)向判斷方位，蜣螂還掌握著更酷炫的技能：夜觀天象。研究團(tuán)隊(duì)在南非約翰內(nèi)斯堡的天文館，利用模擬星空觀察蜣螂的行為，證實(shí)銀河的方向能夠影響蜣螂的行走路徑。

蜣螂還是第一個(gè)被發(fā)現(xiàn)使用月亮偏振光導(dǎo)航的動(dòng)物。在遇到大氣層中的微粒時(shí)，太陽光或月光會(huì)發(fā)生散射，產(chǎn)生偏振光，也就是光的波動(dòng)方向一致，這會(huì)在天空中形成一種固定的、類似指南針的紋樣。此前科學(xué)家已知蜜蜂、螞蟻等昆蟲會(huì)利用太陽偏振光導(dǎo)航，而月光偏振光的亮度只有太陽光的百萬分之一。

達(dá)克等人注意到，一種夜行性的蜣螂只有在月明之夜才能走直線。為了確認(rèn)蜣螂確實(shí)使用月亮偏振光進(jìn)行導(dǎo)航，他們使用一塊板子遮擋，讓蜣螂無法直接看到月亮，并使用偏光鏡將月光扭轉(zhuǎn)90度。蜣螂一個(gè)急轉(zhuǎn)彎，驗(yàn)證了研究者的猜想。

其他研究還表明，蜣螂不會(huì)依靠地面上其他物體判斷方位。研究共同作者、瑞典斯德哥爾摩大學(xué)的埃米利·貝爾德說，這可能是因?yàn)轵掾霙]有固定的巢穴，而是不斷從一個(gè)糞堆流浪到另一個(gè)糞堆，記住地面環(huán)境對它們來說沒什么幫助。

研究者們希望最終能夠理解蜣螂導(dǎo)航的神經(jīng)機(jī)制。他們正在把蜣螂和借助地面環(huán)境線索導(dǎo)航的金龜子進(jìn)行對比，并試圖理解蜣螂導(dǎo)航過程中的神經(jīng)電活動(dòng)，這需要為它們佩戴一個(gè)迷你“腦電帽”。他們還發(fā)現(xiàn)，在搓好糞球之后蜣螂不會(huì)馬上出發(fā)，而是會(huì)爬上糞球停留數(shù)秒鐘，四處張望。他們推測這個(gè)行為可能是為了快速掌握環(huán)境線索。（編譯 戚譯引 據(jù)環(huán)球科學(xué)）