愛“撲火”的火蟲

方是民

飛蛾撲火，聽上去很悲壯，但其實飛蛾并不是被火而是被光吸引，更確切地說應(yīng)該是“飛蛾撲光”。燈光同樣能吸引它們飛撲過來。蛾是夜行動物，選擇在夜間出來活動，就是為了能在黑暗中躲避天敵，趨光等于暴露自己的行蹤，似乎不應(yīng)該是它們的習(xí)性。它們?yōu)楹螘腥绱朔闯５呐e動？目前對這個問題的解釋還沒有定論，常見的說法是飛蛾誤把燈光當(dāng)成了月亮，來為飛行定位，但是燈和月亮不同，與蛾離得很近，在蛾飛行時，它們之間的距離不斷地發(fā)生變化。蛾試圖讓燈的方位保持不變，其結(jié)果就不再是沿直線飛行，而是沿一條圍繞著燈的螺線，盤旋而來，逐漸接近光源，最后“砰”地撞上燈，或“哧”地被火燒著。學(xué)術(shù)界對這個解釋尚有異議，但不管怎樣，“飛蛾撲火”不是真的喜歡火，甚至可能不是真的喜歡光。

有一種昆蟲，的確會“撲火”，而且是真的喜歡火。這是一種身長只有1厘米的吉丁科甲蟲，美洲原住民對它們有一個很形象的稱呼，叫做“火蟲”，因為它的身體是黑色的，所以也叫做“黑火甲”。

被稱為“火蟲”的黑色甲蟲

火蟲生活在森林里，人們平時難得一見。在很偶然的情況下，人們會見到它們。不過那時候見到的就不只是一兩只，而是黑壓壓的一大群。上個世紀(jì)40年代，在美國伯克利的加州紀(jì)念體育場觀看橄欖球比賽的觀眾，時不時地就會受到無數(shù)火蟲的騷擾，甚至還被火蟲咬。這些火蟲從附近一片曾經(jīng)被火燒過的森林飛過來，吸引它們的是觀眾手中的煙火——那時候吸煙還非常流行，觀眾們幾乎都是一邊看比賽一邊吸煙，一個體育場里同時點著的香煙能達(dá)到兩萬多支，這些煙火合起來，就把遠(yuǎn)處的火蟲吸引過來了。在吸煙不再在美國流行而且公共場合禁止吸煙之后，這樣的末日景象就再也見不到了。

抽煙那么小的煙火都能吸引來火蟲，更何況熊熊大火。1925年8月，殼牌石油公司儲存在加利福尼亞州（以下簡稱“加州”）科林加（Coalinga）的75萬桶石油被閃電擊中，失火燃燒，把儲存石油的山谷變成一片火海，燒了3天，吸引來無數(shù)火蟲。不過，科林加位于加州中部干燥的平原地帶，周圍并無森林，這些火蟲是從哪里飛來的呢？昆蟲學(xué)家分析，它們最可能來自距離儲存石油的地方遠(yuǎn)達(dá)130千米的一處森林。火蟲在如此遙遠(yuǎn)的地方感覺到了火災(zāi)，而且在火被撲滅之前趕到。

火蟲被人為的火吸引來，并不是為了騷擾人類，也不是為了撲火自殺，而是在尋找起火的森林，它們把吸煙煙火和石油火災(zāi)誤當(dāng)作是森林野火。加州森林起火的時候，第一時間趕到的往往不是消防員，而是火蟲。在大火逐漸熄滅后，消防員會噴水消滅余燼，這時會惹來密密麻麻的火蟲攻擊，就像捅了蜂窩一樣。消防員為了保護自己，會戴養(yǎng)蜂面罩。皮膚裸露的部位，有可能會被沖上來的火蟲劃傷或刺傷。

火蟲奔赴燃燒的森林，因為那是它們繁衍后代的關(guān)鍵所在。森林還在燃燒的時候，趕來的火蟲已開始交配?；鹧嬉幌?，雌火蟲就飛到還有余燼的針葉樹上，向燒焦的樹皮里產(chǎn)卵。卵孵化以后，幼蟲就以燒焦的樹皮為食。如果樹木沒有被燒死，還是活的，在遭到害蟲啃食時，會分泌天然“殺蟲劑”——樹脂，以保護自己。有的昆蟲能抵御樹木分泌的天然“殺蟲劑”，但是火蟲的幼蟲不行，如果它們吃活的樹木，將會被樹脂殺死。所以它們只能以被燒死的樹木為食。這聽上去似乎很無奈，其實也有好處。野火過后，天敵和競爭者都被燒死或趕跑了，聚在一起交配的火蟲不用擔(dān)心被天敵吃掉，生下的火蟲幼蟲也可以放心地獨享燒焦的“美食”，直到第二年夏天變成成蟲，然后開始去尋找起火的森林，繁衍自己的下一代。

火蟲如何感受森林火災(zāi)

森林火災(zāi)的發(fā)生很偶然，并不容易被找到。火蟲怎么知道哪里的森林起火了呢？甚至能在一百多千米處就能感覺到呢？森林野火最明顯的特點是熊熊的火焰。會不會是火蟲從遠(yuǎn)處看到了火光才趕來了呢？不太可能是這個原因?；鹣x一般白天活動，只有在氣溫達(dá)到大約25℃時它們才飛得動。而在白天，火焰不明顯，在遠(yuǎn)處很難看到。森林野火的另一個特點是冒濃煙，煙中的物質(zhì)可以在風(fēng)的吹拂下飄得很遠(yuǎn)。昆蟲的嗅覺通常很靈敏。火蟲是不是通過感覺煙中的物質(zhì)知道哪里起火呢？有人做過實驗，用煙刺激火蟲，并不能吸引火蟲過去，因此可以認(rèn)為火蟲不是靠感覺煙來檢測森林野火。

也有人做了實驗，將分離樹木燃燒后散發(fā)出的氣體來刺激火蟲的觸角，發(fā)現(xiàn)能引起火蟲反應(yīng)，隨即他們認(rèn)為在火蟲的觸角上有煙感受器?；鹣x的煙感受器相當(dāng)敏感，1皮克/毫升（pg/ml）濃度的氣體就能讓它們感覺到——相當(dāng)于一棵松樹燃燒的時候，在1千米處就能感覺到。即便如此，遠(yuǎn)處的火蟲也不太可能通過感受煙來定位森林火災(zāi)，因為煙在風(fēng)的吹拂下飄忽不定，在遠(yuǎn)處很難定位。它們可能是在靠近起火森林時才讓嗅覺派上用場。有證據(jù)表明，遠(yuǎn)處的火蟲的確不是被煙吸引。糖廠儲存滾熱糖漿的容器和煉鋼廠的熔爐有時也能吸引遠(yuǎn)處火蟲的光顧，而它們既沒有向外冒火也沒有冒煙，和森林野火的唯一共同點是發(fā)熱。熱以紅外線的形式向外輻射。那么，火蟲是不是通過感受紅外線來察覺遠(yuǎn)處的森林野火呢？

動物能夠感受紅外線并不是一件特別奇怪的事。例如有的蛇在眼睛和鼻孔之間的窩器官，就是一種紅外線感受器。它們在夜間捕獵時。借此能夠通過感受溫血獵物身體散發(fā)的紅外線而“看到”獵物，就像戴著紅外夜視鏡一樣。不過，這是在近距離“看到”的?；鹣x要在遙遠(yuǎn)的地方感受到森林野火發(fā)出的紅外線，則需要靈敏得多的紅外感受器。在火蟲中足靠近胸部兩側(cè)，的確有兩個窩器官用于感受紅外線。每個窩器官含有大約70～90個紅外感受器，集中在窩器官的底部。紅外感受器是半球形，直徑只有12～15微米。紅外感受器的外殼很薄，里面是一個直徑10微米的液泡，連著一個機械刺激感受器。森林野火散發(fā)出的紅外線傳來，被紅外感受器的外殼吸收，加熱里面的液泡，液泡受熱膨脹，壓迫機械刺激感受器，發(fā)出神經(jīng)信號，這樣就讓火蟲感受到了火。它們飛行的時候，中足翹起，暴露出窩器官，時時感受著紅外線的刺激，不斷地調(diào)整飛行方向，逐漸向火源飛去。

火蟲的窩器官，里面有70～90個直徑只有12～15微米的紅外感受器

昆蟲學(xué)家通過建立模型，推算出火蟲紅外感受器的靈敏度至少也要每平方米0.13毫瓦，才能感受到前文提及的科林加火災(zāi)。

令人驚嘆的火蟲紅外感受器

森林火災(zāi)的火焰溫度通常在500～1000℃，發(fā)出的紅外線波長為2.2～4微米。實驗測定的結(jié)果，火蟲的紅外感受器能對波長為2～6微米的紅外線起反應(yīng)，而對波長為2.8～3.5微米的紅外線最為敏感，表明這個紅外感受器就是為感受森林野火所進化出來的。那么，火蟲對紅外線敏感到什么程度呢？實驗表明，當(dāng)紅外輻射低到每平方米0.6瓦，火蟲的紅外感受器還能起反應(yīng)。這相當(dāng)于在前面提到的加州科林加石油起火后，火蟲在10千米處能感受到。這顯然大大低估了火蟲對紅外線的感受能力，因為火蟲從130千米外的森林趕來。昆蟲學(xué)家通過建立模型，推算出火蟲紅外感受器的靈敏度至少也要每平方米0.13毫瓦，才能感受到這場火災(zāi)。這個靈敏度與射電望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前市場上的任何一款紅外探測器。

但是在火蟲的周圍，還有別的物體會發(fā)出熱，而只要有熱就有紅外輻射，周圍物體發(fā)出的紅外輻射可能比遠(yuǎn)處傳來的森林野火的紅外輻射還高，那么微弱的紅外輻射淹沒在周圍的紅外噪聲中，火蟲怎么能夠辨別出來呢？這還是個謎。一種可能是，火蟲通過對比兩側(cè)70～90個紅外感受器的不同讀數(shù)，來過濾掉周圍的紅外噪聲。昆蟲對氣味的感受就是這樣，它們的觸角上有數(shù)千個嗅覺感受器，通過分析來自這些嗅覺感受器的信號，排除周圍噪聲，感受微弱的氣味。另一種可能是，火蟲利用了“隨機共振效應(yīng)”：在滿足某些特定條件（例如，微弱的信號呈周期性）的非線性系統(tǒng)中，噪聲的存在反而能夠增強對微弱信號的感受能力。我們知道有的動物的感官能夠利用隨機共振效應(yīng)。例如蟋蟀利用隨機共振效應(yīng)，能夠感受到飛來的天敵不斷拍打翅膀時產(chǎn)生的氣壓的微弱變化。也許，森林野火熊熊燃燒的火焰，散發(fā)出的紅外輻射給火蟲提供了周期性的信號。

既然火蟲的紅外感受器要比已知的任何紅外探測器都要敏感，人們就想到了要模仿它設(shè)計新型的紅外探測器。實際上，已經(jīng)有幾個研究團隊根據(jù)火蟲的紅外感受器研發(fā)出了仿生紅外探測器。研究火蟲的奇特行為，不僅能讓我們感嘆進化的神奇，還具有應(yīng)用價值。也許，未來有一天，人們也能用仿造火蟲紅外感受器制造的紅外探測器來監(jiān)測森林火災(zāi)。

——摘自《科學(xué)世界》