神奇的帝王蝶

章 江/編譯

神奇的帝王蝶

章 江/編譯

靠幾代完成遠(yuǎn)征

在自然界，動(dòng)物遷徙頗為壯觀。每年七八月份，超過(guò)百萬(wàn)的角馬和斑馬在非洲的大草原上奔馳往返，而5～7月，南非南部海岸的數(shù)億條沙丁魚(yú)的遷徙令人嘆為觀止。今天我們要說(shuō)的是一場(chǎng)空中大遷徙。每年10月底至次年3月初，千萬(wàn)只帝王蝶將完成一次飛越4 500多千米的長(zhǎng)途旅行。

帝王蝶學(xué)名“黑脈金斑蝶”，棲息在北美地區(qū)，體形碩大，色彩斑斕，是地球上唯一的遷徙性蝴蝶。加拿大昆蟲(chóng)學(xué)家弗雷德·厄克特研究帝王蝶的遷徙秘密，堅(jiān)持了38年。1976年8月，他的研究結(jié)果在美國(guó)《國(guó)家地理》雜志上發(fā)表后震驚了生物界，被稱為“20世紀(jì)昆蟲(chóng)學(xué)的發(fā)現(xiàn)”。厄克特指出，帝王蝶像眾多鳥(niǎo)類一樣會(huì)南北遷徙，大致路線有兩條。主要的一條是東線，由過(guò)冬地的墨西哥中部山區(qū)的米喬坎州穿越美國(guó)到達(dá)五大湖區(qū)及美國(guó)的東北部和加拿大的東部；另一條為西線，由墨西哥的下加利福尼亞半島和美國(guó)的加州南部穿越美國(guó)到達(dá)加拿大。

帝王蝶遷徙是為了生存及繁衍，因?yàn)檠赝居兴鼈冑囈詾樯娜椴輰僦参?。這種植物除了提供它們食物之外，還含有一定的毒素。帝王蝶吃了之后會(huì)變得有毒，能有效抵御鳥(niǎo)類和老鼠的襲擊，這些天敵進(jìn)食之后會(huì)有不良反應(yīng)，在一定程度上確保了遷徙的安全。

最讓人不可思議的是，帝王蝶的遷徙過(guò)程不是由一代完成的。它們一代接一代地傳遞“接力棒”，堅(jiān)持不懈地完成數(shù)千千米的遷徙旅行。從墨西哥出發(fā)的第一代帝王蝶每天白天飛行100千米~130千米，抵達(dá)美國(guó)得克薩斯或俄克拉荷馬后繁育后代。第二、三、四代繼續(xù)向北飛行并繁衍，整個(gè)北遷過(guò)程耗時(shí)約8個(gè)月，北遷帝王蝶每一代的壽命大約為兩個(gè)月。而南遷的時(shí)候則大為不同，每年8月底從加拿大出發(fā)的帝王蝶堪稱“超級(jí)蝴蝶”，它們?cè)趦蓚€(gè)多月的南遷過(guò)程中不接力繁衍，而是一鼓作氣抵達(dá)墨西哥并存活到次年北遷之前，壽命長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月。帝王蝶能夠記住遷徙過(guò)程中的時(shí)間和空間，甚至可以奇跡般地找到自己的曾祖原先居住的那棵樹(shù)。

帝王蝶在北美分布很廣，數(shù)目龐大，無(wú)法統(tǒng)計(jì)出到底有多少只蝴蝶遷徙。有人認(rèn)為超過(guò)5 000萬(wàn)只，還有人說(shuō)有1億只。不過(guò)從它們?cè)谀鞲邕^(guò)冬地的情況來(lái)看，普遍認(rèn)為在1 000萬(wàn)只以上。在墨西哥過(guò)冬的帝王蝶主要的聚居地有14處，分布在米喬坎州山區(qū)的森林里。它們通常扎堆掛在冷杉樹(shù)上，密密匝匝，數(shù)不勝數(shù)。正午時(shí)分陽(yáng)光強(qiáng)烈，大量的帝王蝶就會(huì)在陽(yáng)光里翩翩飛舞，漂亮的顏色很快就將天空及周圍裝點(diǎn)得繽紛絢爛。帝王蝶在樹(shù)上從每年的10月底待到次年的2月，然后性成熟并且開(kāi)始交配，雄性交配后很快死去，而雌性則稍晚些時(shí)候產(chǎn)卵，產(chǎn)卵之后也同樣走向生命的終點(diǎn)。此時(shí)死亡的帝王蝶堆積在樹(shù)下，形成罕見(jiàn)而悲愴的“蝴蝶地毯”。

用“羅盤(pán)”精確導(dǎo)航

為什么帝王蝶遷徙幾千千米而不會(huì)迷路呢？科學(xué)家一直試圖揭開(kāi)帝王蝶導(dǎo)向的奧秘。美國(guó)華盛頓大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，帝王蝶在每年數(shù)千千米的遷徙飛行中，會(huì)用“內(nèi)部羅盤(pán)”進(jìn)行精確導(dǎo)航。

科研人員以帝王蝶的大腦為重點(diǎn)，通過(guò)測(cè)量大腦細(xì)胞的活躍性，監(jiān)控其觸須和眼睛細(xì)胞激活速度，對(duì)飛行路徑進(jìn)行模型化分析，精確地呈現(xiàn)帝王蝶使用“內(nèi)部羅盤(pán)”實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航的情況。

研究證實(shí)，帝王蝶大腦能夠巧妙地結(jié)合地平線上太陽(yáng)的位置和時(shí)刻這兩部分信息，最終發(fā)現(xiàn)南部方向。它們使用較大的復(fù)眼來(lái)跟蹤空中太陽(yáng)的位置，結(jié)合時(shí)間信息判斷應(yīng)該朝哪個(gè)方向飛行。

憑觸須萬(wàn)里遷徙

觸須定位

在遠(yuǎn)程飛行過(guò)程中，帝王蝶利用太陽(yáng)來(lái)指引它們飛到墨西哥中部的越冬地點(diǎn)，但移動(dòng)的太陽(yáng)白天在不斷變化位置。生物學(xué)家長(zhǎng)期以來(lái)推測(cè)帝王蝶除了利用太陽(yáng)之外，還利用某種生物鐘來(lái)導(dǎo)航。大多數(shù)人此前都認(rèn)為它們的導(dǎo)航機(jī)制存在于大腦中，但新的研究表明，指引它們遷徙的生物鐘竟然是存在于觸須上，這種特殊的全球定位系統(tǒng)大大出人意料。

面臨滅絕

翩翩飛舞

美國(guó)馬薩諸塞州大學(xué)的史蒂芬·里珀特研究小組，一直致力于研究蝴蝶觸須感知?dú)馕兜哪芰?。他們發(fā)現(xiàn)將剪下觸須的蝴蝶放進(jìn)飛行模擬器時(shí)，它們的飛行變得紊亂了。雖然它們?nèi)匀话粗本€飛行，但在一起時(shí)卻朝著不同的方向飛去。相反，有觸須的蝴蝶則全部飛向西南方。究其原因，在于沒(méi)有了觸須就失去了利用太陽(yáng)導(dǎo)航的能力，無(wú)法根據(jù)白天不同的時(shí)間調(diào)整方向。在研究這些失去觸須的蝴蝶的大腦分子變化時(shí)，研究人員發(fā)現(xiàn)大腦的晝夜節(jié)律絲毫沒(méi)有受到失去觸須的影響，這就證明蝴蝶的定時(shí)機(jī)制實(shí)際上存在于它們的觸須上。

為了進(jìn)一步加以驗(yàn)證，研究者將一半帝王蝶的觸須漆成黑色阻擋陽(yáng)光的吸收，另一半則涂上明亮的顏色幫助吸收陽(yáng)光射線。結(jié)果前者開(kāi)始不斷地向北飛，后者繼續(xù)向南飛，這表明它們的生物鐘被打亂了。

與人類的感知系統(tǒng)相比，昆蟲(chóng)的感知系統(tǒng)完全不同。它們利用足部感知味道，用觸須感知?dú)馕叮蛟S在腹部也有復(fù)雜的感知系統(tǒng)，而我們的感知系統(tǒng)實(shí)際上存在于大腦中。

最新研究發(fā)現(xiàn)，帝王蝶數(shù)量在減少，其原因是不適當(dāng)?shù)霓r(nóng)業(yè)耕作。由于近年來(lái)美國(guó)中西部地區(qū)大量農(nóng)田種植了轉(zhuǎn)基因玉米和大豆，乳草屬植物遭到嚴(yán)重破壞，而帝王蝶的卵就主要產(chǎn)在乳草屬植物上，因此它們失去了產(chǎn)卵場(chǎng)所。殺蟲(chóng)劑的濫用更是雪上加霜，致使帝王蝶數(shù)量劇減，不到以往的一半。專家們呼吁農(nóng)民多種植乳草屬植物或者在路邊多播散乳草屬種子，既可作為觀賞植物也能維持生態(tài)平衡。

為了保護(hù)帝王蝶大約563平方千米面積的聚居地，墨西哥政府于2008年向聯(lián)合國(guó)教科文組織提出申請(qǐng)并得到批準(zhǔn)，授予“世界自然遺產(chǎn)”的稱號(hào)?！睹绹?guó)國(guó)家地理》雜志2013年將這個(gè)保護(hù)區(qū)列為人生必去的20大旅游目的地之一，《福布斯》將其評(píng)選為“瀕危旅游景點(diǎn)”。