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1～2.5厘米；最大的蜣螂是身長10厘米的巨蜣螂。大多數(shù)蜣螂以動物糞便為食，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，并滾動到它們認(rèn)為可靠的地方藏起來，然后再慢慢食用。一只蜣螂可以滾動一個比自己身體大得多的糞球。處于繁殖期的雌蜣螂則會將糞球滾成梨狀，并在其中產(chǎn)卵。孵出的幼蟲便以現(xiàn)成的糞球為食。植食性蜣螂以甘甜的樹汁為食，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，幼蟲便破卵而出，以腐葉或動物糞便為食，幼蟲不斷成長，第二年7月化為蛹，約20天后變?yōu)槌上x。

夜間靠什么導(dǎo)航

科學(xué)家早就發(fā)現(xiàn)，在白天，蜣螂會通過測定太陽偏振光的對稱圖案來為自己導(dǎo)航，使得自己滾動糞球時能沿一條直線路徑行進。對于蜣螂這種小昆蟲來說，沿著直線運動是非常重要的。它們生活在一個極為復(fù)雜的世界，相互之間對于糞便這一賴以生存的食物的爭奪非常激烈。當(dāng)它們發(fā)現(xiàn)一堆熱氣騰騰的新鮮糞便時，雄性蜣螂會立即將其滾成一個個糞球，然后將其滾向盡量遠(yuǎn)的地方藏起來；同時，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備。

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

只要看得見銀河

為了證實這一點，瑞典生物學(xué)家在農(nóng)場里建起了一個小型的封閉式實驗臺，然后將蜣螂放人其中，觀察它們究竟如何應(yīng)對不同的天空狀況。他們發(fā)現(xiàn)，在晴朗的夜間，即使沒有月光，蜣螂也能以直線路徑滾動自己的糞球。為了證明這些蜣螂確實是在利用銀河系的星光導(dǎo)航，他們又將實驗臺搬人約翰內(nèi)斯堡天文館。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，只要看得見銀河，蜣螂就會沿著直線運動。當(dāng)他們在每一只蜣螂的頭頂粘上一塊小小的紙板，擋住了它們看向天空的視線時，這些蜣螂就只會推著糞球沒目標(biāo)地到處亂滾了。

驚人的實驗結(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，并沿著相對于這條光帶的某一直線路徑移動。這是一種復(fù)雜的導(dǎo)航技術(shù)。對于這么小的動物來說，擁有如此技能是相當(dāng)難得的。也許，在昆蟲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)，如果來自城市、家庭和路燈的人造光線淹沒了夜空的星光，蜣螂的方向感就會受到影響。

最長的遷徙之旅

動物的遠(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)隊地從巴西沿海出發(fā)，歷時兩個多月，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，沿著父母來時的航線，游回遙遠(yuǎn)的巴西沿海。

早在18世紀(jì)時，科學(xué)家們就發(fā)現(xiàn)，棲息于北極圈內(nèi)的身長僅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冬，單程的飛行距離長達(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，面對如此遙遠(yuǎn)復(fù)雜的飛行路線也會望而生畏，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)

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

那么在陰天和沒有月光的夜晚，鳥兒又如何確定飛行方向呢？進一步的研究發(fā)現(xiàn)，由于地球磁場在不同位置的磁場強弱和方向是不同的，由此就形成了一個個人眼看不見的地磁路標(biāo)，鳥兒能將這些地磁路標(biāo)作為自己的導(dǎo)航工具。德國科學(xué)家進行的一項實驗證明了這一點。他們在候鳥的必經(jīng)之地模擬了一個假的地球磁場，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

在美國加州沿岸的某個地方，太陽升起后，一大群美洲王蝶從它們棲息的桉樹和柏樹上慢慢蘇醒過來。它們開始振動翅膀，奮力抖去翅膀上的露水，不一會兒，它們就飛起來了。它們先繞著樹冠飛上幾圈，然后掉頭向南飛去，經(jīng)過幾個月的飛行后，它們來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站。

美洲王蝶每年9月來到墨西哥，但來年春季飛回去的美洲王蝶已不是原來飛來時的那些蝴蝶了，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)時棲息的那棵大樹。在它們的腦袋里似乎天生就有一張飛行線路圖。經(jīng)過多年的不懈努力，科學(xué)家們終于解開了這一謎題：美洲王蝶依靠其體內(nèi)的生物鐘通過探測太陽的方位來確定它們的飛行路線，或?qū)︼w行路線作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

簡單地說，美洲王蝶到達(dá)墨西哥后，其生物鐘開始旋轉(zhuǎn)，每天旋轉(zhuǎn)1度，180天后就轉(zhuǎn)了180度，而它們在墨西哥的停留時間恰好也是180天；也就是說，是它們體內(nèi)的生物鐘決定了它們在秋天時飛向南方，春季時飛向北方。實驗證明，美洲王蝶在早晨醒來后做的第一件事，就是根據(jù)太陽所處的位置來確定飛行方向。如果將它們的生物鐘弄亂，讓它們推遲數(shù)個小時醒過來，那么它們就會將中午的太陽當(dāng)做早晨的太陽，從而飛向錯誤的方向。

自帶“磁羅盤”

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)肢類動物。這種動物白天棲息在暗礁中，晚上出來覓食活動。讓科學(xué)家一度迷惑不解的是，這種動物在離開自己巢穴一段較長距離后仍能準(zhǔn)確無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)，盡管沒有視覺、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”在為自己導(dǎo)航。此前只知道有極少數(shù)動物具有這種本能，但不包括無脊椎動物。

為了弄清大鰲蝦體內(nèi)是否真的有一個“磁羅盤”，生物學(xué)家們對大鰲蝦進行了解剖。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)。為此他們進行了一項試驗，在大鰲蝦的洞穴附近制造了一個模擬磁場。當(dāng)大鰲蝦感覺到某個磁場與它的巢穴北邊的磁場相似時它就往南爬，當(dāng)它感覺到這個磁場與它的巢穴南邊的磁場相似時它就往北爬。這說明大鰲蝦的確是通過體內(nèi)的“磁羅盤”來尋找歸途的。