利用銀河導(dǎo)航

陳重威

大自然清道夫

通體呈黑色或黑褐色的蜣螂俗稱屎克螂。地球上現(xiàn)存的蜣螂有兩萬(wàn)多種，分布在南極洲以外的任何一塊大陸。最著名的蜣螂生活在埃及，身長(zhǎng)1～2.5厘米；最大的蜣螂是身長(zhǎng)10厘米的巨蜣螂。大多數(shù)蜣螂以動(dòng)物糞便為食，因此而榮獲“大自然清道夫”的美稱。

蜣螂通常將發(fā)現(xiàn)的糞便滾成球狀，并滾動(dòng)到它們認(rèn)為可靠的地方藏起來(lái)，然后再慢慢食用。一只蜣螂可以滾動(dòng)一個(gè)比自己身體大得多的糞球。處于繁殖期的雌蜣螂則會(huì)將糞球滾成梨狀，并在其中產(chǎn)卵。孵出的幼蟲(chóng)便以現(xiàn)成的糞球?yàn)槭场Ｖ彩承则掾胍愿侍鸬臉?shù)汁為食，雌雄交配后，雌蜣螂把卵產(chǎn)在覆蓋著一層腐葉的土壤里，約10天后，幼蟲(chóng)便破卵而出，以腐葉或動(dòng)物糞便為食，幼蟲(chóng)不斷成長(zhǎng)，第二年7月化為蛹，約20天后變?yōu)槌上x(chóng)。

夜間靠什么導(dǎo)航

科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，在白天，蜣螂會(huì)通過(guò)測(cè)定太陽(yáng)偏振光的對(duì)稱圖案來(lái)為自己導(dǎo)航，使得自己滾動(dòng)糞球時(shí)能沿一條直線路徑行進(jìn)。對(duì)于蜣螂這種小昆蟲(chóng)來(lái)說(shuō)，沿著直線運(yùn)動(dòng)是非常重要的。它們生活在一個(gè)極為復(fù)雜的世界，相互之間對(duì)于糞便這一賴以生存的食物的爭(zhēng)奪非常激烈。當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)一堆熱氣騰騰的新鮮糞便時(shí)，雄性蜣螂會(huì)立即將其滾成一個(gè)個(gè)糞球，然后將其滾向盡量遠(yuǎn)的地方藏起來(lái)；同時(shí)，還要幫助自己的雌性蜣螂完成同樣的工作。它們將這些糞球埋在地下，作為自己后代的食物儲(chǔ)備。

此前，科學(xué)家們知之甚少的是，在夜間，蜣螂是靠什么來(lái)為自己導(dǎo)航的？最近，瑞典的生物學(xué)家在南非的一個(gè)農(nóng)場(chǎng)里，專門(mén)對(duì)蜣螂在夜間靠什么導(dǎo)航進(jìn)行了深入研究。為了吸引蜣螂前來(lái)，他們將一桶桶糞便潑在農(nóng)場(chǎng)地面上。最初的觀測(cè)結(jié)果令生物學(xué)家們很驚訝；甚至在沒(méi)有月光的夜晚，蜣螂也會(huì)沿著直線路徑快速滾動(dòng)糞球。他們不知道該如何解釋這一現(xiàn)象。不過(guò)，他們很快想到，蜣螂會(huì)不會(huì)是利用星光在導(dǎo)向呢？

只要看得見(jiàn)銀河

為了證實(shí)這一點(diǎn)，瑞典生物學(xué)家在農(nóng)場(chǎng)里建起了一個(gè)小型的封閉式實(shí)驗(yàn)臺(tái)，然后將蜣螂放人其中，觀察它們究竟如何應(yīng)對(duì)不同的天空狀況。他們發(fā)現(xiàn)，在晴朗的夜間，即使沒(méi)有月光，蜣螂也能以直線路徑滾動(dòng)自己的糞球。為了證明這些蜣螂確實(shí)是在利用銀河系的星光導(dǎo)航，他們又將實(shí)驗(yàn)臺(tái)搬人約翰內(nèi)斯堡天文館。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要看得見(jiàn)銀河，蜣螂就會(huì)沿著直線運(yùn)動(dòng)。當(dāng)他們?cè)诿恳恢或掾氲念^頂粘上一塊小小的紙板，擋住了它們看向天空的視線時(shí)，這些蜣螂就只會(huì)推著糞球沒(méi)目標(biāo)地到處亂滾了。

驚人的實(shí)驗(yàn)結(jié)果有力地證明了，在夜間蜣螂是靠星光導(dǎo)向的。它們可以很快地讓自己適應(yīng)銀河在天空中所形成的明亮光帶，并沿著相對(duì)于這條光帶的某一直線路徑移動(dòng)。這是一種復(fù)雜的導(dǎo)航技術(shù)。對(duì)于這么小的動(dòng)物來(lái)說(shuō)，擁有如此技能是相當(dāng)難得的。也許，在昆蟲(chóng)世界里廣泛存在著這種技術(shù)，遷徙的蛾類可能也擁有這種技能。但是，截止到目前，蜣螂是動(dòng)物世界已確認(rèn)的擁有這一技能的唯一物種。生物學(xué)家還發(fā)現(xiàn)，如果來(lái)自城市、家庭和路燈的人造光線淹沒(méi)了夜空的星光，蜣螂的方向感就會(huì)受到影響。

最長(zhǎng)的遷徙之旅

動(dòng)物的遠(yuǎn)航能力一直令人稱奇。生活在南美洲的綠海龜，每年6月中旬便成群結(jié)隊(duì)地從巴西沿海出發(fā)，歷時(shí)兩個(gè)多月，行程2000多千米，到達(dá)大西洋上的阿森松島，在那里生兒育女后又返回老家。兩個(gè)月后，小海龜在阿森松島海灘破殼而出，并爬向海洋，沿著父母來(lái)時(shí)的航線，游回遙遠(yuǎn)的巴西沿海。

早在18世紀(jì)時(shí)，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，棲息于北極圈內(nèi)的身長(zhǎng)僅4厘米的北極燕鷗，到了每年的8月便攜兒帶女飛往南極洲去過(guò)冬，單程的飛行距離長(zhǎng)達(dá)17600千米。由于路途遙遠(yuǎn)，北極燕鷗在飛行期間要做多次中途停留，要跨越好幾個(gè)不同的氣候帶；不僅地形復(fù)雜，而且氣候多變，即使是最優(yōu)秀的人類飛行員，面對(duì)如此遙遠(yuǎn)復(fù)雜的飛行路線也會(huì)望而生畏，而北極燕鷗卻能按照固定的航線每年一次順利往返。它們又是靠什么在為自己導(dǎo)航呢？

地磁路標(biāo)

直到上個(gè)世紀(jì)50年代，科學(xué)家才對(duì)這個(gè)問(wèn)題有了初步的了解：鳥(niǎo)類在飛行時(shí)將太陽(yáng)作為定向物。為了證實(shí)這一點(diǎn)，他們將一只八哥關(guān)入實(shí)驗(yàn)室的大鳥(niǎo)籠中，并在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)設(shè)置了一個(gè)類似太陽(yáng)的光源，這個(gè)光源完全按照太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)方向和速度運(yùn)動(dòng)。科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，這只八哥在相當(dāng)于一個(gè)白天的時(shí)間里，有規(guī)律地從放置在不同角度位置上的器皿里叼食；大約每小時(shí)轉(zhuǎn)15度，這與太陽(yáng)從地平線升起后每小時(shí)轉(zhuǎn)15度的運(yùn)動(dòng)速度是一致的?？茖W(xué)家還發(fā)現(xiàn)，夜間飛行的鳥(niǎo)類是根據(jù)月亮和星星來(lái)定向的，某些鳥(niǎo)類甚至能記住一些星星的位置。

那么在陰天和沒(méi)有月光的夜晚，鳥(niǎo)兒又如何確定飛行方向呢？進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，由于地球磁場(chǎng)在不同位置的磁場(chǎng)強(qiáng)弱和方向是不同的，由此就形成了一個(gè)個(gè)人眼看不見(jiàn)的地磁路標(biāo)，鳥(niǎo)兒能將這些地磁路標(biāo)作為自己的導(dǎo)航工具。德國(guó)科學(xué)家進(jìn)行的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)證明了這一點(diǎn)。他們?cè)诤蝤B(niǎo)的必經(jīng)之地模擬了一個(gè)假的地球磁場(chǎng)，結(jié)果路經(jīng)此地的夜鶯果真根據(jù)人造磁力線改變了飛行的方向。

生物鐘與太陽(yáng)

在美國(guó)加州沿岸的某個(gè)地方，太陽(yáng)升起后，一大群美洲王蝶從它們棲息的桉樹(shù)和柏樹(shù)上慢慢蘇醒過(guò)來(lái)。它們開(kāi)始振動(dòng)翅膀，奮力抖去翅膀上的露水，不一會(huì)兒，它們就飛起來(lái)了。它們先繞著樹(shù)冠飛上幾圈，然后掉頭向南飛去，經(jīng)過(guò)幾個(gè)月的飛行后，它們來(lái)到了墨西哥一片茂密的叢林中，這里是它們的越冬地，也是此次飛行的終點(diǎn)站。

美洲王蝶每年9月來(lái)到墨西哥，但來(lái)年春季飛回去的美洲王蝶已不是原來(lái)飛來(lái)時(shí)的那些蝴蝶了，而是它們的曾孫們。讓科學(xué)家們感到驚奇的是，回到北美大陸的美洲王蝶甚至能直接找到它們的曾祖父出發(fā)時(shí)棲息的那棵大樹(shù)。在它們的腦袋里似乎天生就有一張飛行線路圖。經(jīng)過(guò)多年的不懈努力，科學(xué)家們終于解開(kāi)了這一謎題：美洲王蝶依靠其體內(nèi)的生物鐘通過(guò)探測(cè)太陽(yáng)的方位來(lái)確定它們的飛行路線，或?qū)︼w行路線作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，美洲王蝶到達(dá)墨西哥后，其生物鐘開(kāi)始旋轉(zhuǎn)，每天旋轉(zhuǎn)1度，180天后就轉(zhuǎn)了180度，而它們?cè)谀鞲绲耐Ａ魰r(shí)間恰好也是180天；也就是說(shuō)，是它們體內(nèi)的生物鐘決定了它們?cè)谇锾鞎r(shí)飛向南方，春季時(shí)飛向北方。實(shí)驗(yàn)證明，美洲王蝶在早晨醒來(lái)后做的第一件事，就是根據(jù)太陽(yáng)所處的位置來(lái)確定飛行方向。如果將它們的生物鐘弄亂，讓它們推遲數(shù)個(gè)小時(shí)醒過(guò)來(lái)，那么它們就會(huì)將中午的太陽(yáng)當(dāng)做早晨的太陽(yáng)，從而飛向錯(cuò)誤的方向。

自帶“磁羅盤(pán)”

大鰲蝦是生活在加勒比海沿岸水域的一種形體較大的節(jié)肢類動(dòng)物。這種動(dòng)物白天棲息在暗礁中，晚上出來(lái)覓食活動(dòng)。讓科學(xué)家一度迷惑不解的是，這種動(dòng)物在離開(kāi)自己巢穴一段較長(zhǎng)距離后仍能準(zhǔn)確無(wú)誤地回到自己的巢穴。它們是如何在漆黑一片的大海中找到歸途的呢？

兩位美國(guó)生物學(xué)家在加勒比海暗礁群中捉了100多只大鰲蝦，用橡皮材料包住它們的眼睛后，將其放入船上裝滿海水的塑料箱。船就地轉(zhuǎn)圈后再開(kāi)到幾十千米遠(yuǎn)的地方，然后再將這些大鰲蝦放回大海中。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管沒(méi)有視覺(jué)、化學(xué)和慣性方面的任何信息線索，但它們依然都找到了自己的洞穴。生物學(xué)家因此相信，大鰲蝦是靠自身體內(nèi)的能辨認(rèn)方向的“磁羅盤(pán)”在為自己導(dǎo)航。此前只知道有極少數(shù)動(dòng)物具有這種本能，但不包括無(wú)脊椎動(dòng)物。

為了弄清大鰲蝦體內(nèi)是否真的有一個(gè)“磁羅盤(pán)”，生物學(xué)家們對(duì)大鰲蝦進(jìn)行了解剖。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在其體內(nèi)前半部的神經(jīng)組織中有一種類似于磁鐵礦的物質(zhì)。為此他們進(jìn)行了一項(xiàng)試驗(yàn)，在大鰲蝦的洞穴附近制造了一個(gè)模擬磁場(chǎng)。當(dāng)大鰲蝦感覺(jué)到某個(gè)磁場(chǎng)與它的巢穴北邊的磁場(chǎng)相似時(shí)它就往南爬，當(dāng)它感覺(jué)到這個(gè)磁場(chǎng)與它的巢穴南邊的磁場(chǎng)相似時(shí)它就往北爬。這說(shuō)明大鰲蝦的確是通過(guò)體內(nèi)的“磁羅盤(pán)”來(lái)尋找歸途的。