帝王蝶四代接力完成的遷徙

徐令予

千千萬萬只處在半冬眠狀態(tài)的帝王蝶合抱著杉樹、覆蓋著山坡，它們正在養(yǎng)精蓄銳，開春后準(zhǔn)備重返北美的原野。望著這漫山遍野的帝王蝶，弗雷德不禁思緒萬千：那美艷輕盈的翅膀怎么能荷載著帝王蝶飛越千山萬水到達萬里外的越冬地？

北美大陸上生活著一種非常著名的蝴蝶——帝王蝶。它學(xué)名大樺斑蝶，長著一對長達十幾厘米的翅膀，翅膀以金色為主，呈王冠狀，因此被人們稱作“帝王蝶”。這些在美國和加拿大夏日的田野上翩翩起舞的彩蝶不知迷倒了多少癡情男女，這其中也包括1911年出生在加拿大多倫多的男孩弗雷德（Fred Urquhart），他從5歲起就成了蝴蝶迷?？墒歉ダ椎律畹牡胤较娜湛喽蹋L的冬季見不到色彩絢麗的蝴蝶成了少年弗雷德之煩惱。

在加拿大和墨西哥之間遷徙

“冬天帝王蝶去了哪里？”這個著名的“蝴蝶之問”從此終生伴隨著弗雷德。弗雷德長大后成為了動物學(xué)教授，他找了一位帝王蝶女粉絲作終生伴侶，這對夫妻把他們的一生貢獻給了研究帝王蝶的事業(yè)。從1937年起，他們開始了長達38年尋找帝王蝶冬天遷徙之謎的科學(xué)探索。

為了尋找帝王蝶冬天的行蹤，以當(dāng)時的技術(shù)手段，只能從對帝王蝶做記號著手。弗雷德花了好幾年的功夫才找到合適的標(biāo)簽和膠水，這種貼在翅膀上的小標(biāo)簽既不能妨礙蝴蝶飛行，又必須能經(jīng)受風(fēng)吹雨打。

弗雷德為數(shù)以千計的帝王蝶貼了標(biāo)簽。為了追蹤和紀(jì)錄這些帶著標(biāo)簽的帝王蝶，他又創(chuàng)建了昆蟲遷徙協(xié)會（即今日的 Monarch Watch 組織）。該協(xié)會在北美有數(shù)千會員，為尋找遷徙路線，他們?yōu)閹资f帝王蝶貼上了標(biāo)簽。男女合作、老少攜手，一場對帝王蝶越冬遷徙研究的全民運動蔚然成風(fēng)。在大家的大力支持和配合下，弗雷德取得了大量帝王蝶飛行的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)成了墻上大地圖上的紅色斑點，漸漸地，帝王蝶從加拿大、美國東北和中西部向西南越冬遷徙的路線圖越來越清楚地呈現(xiàn)出來了。這條遷徙路線跨越美國版圖，消失在美國德克薩斯州與墨西哥接壤的邊界一帶。攻堅階段，1972年弗雷德的妻子在墨西哥的報紙登載廣告，請求墨西哥的志愿者協(xié)助查找帝王蝶越冬的棲息地。

很快，一個住在墨西哥的美國人肯（Ken Brugger）和他的墨西哥妻子決定投入該項科研項目，他們開著旅行房車拿著帝王蝶的照片，在墨西哥中部山區(qū)搜索。但當(dāng)?shù)氐纳矫癫⒉慌浜?，因為山民們認為一年一度準(zhǔn)時回歸的帝王蝶是他們已故親人的靈魂，他們不愿外人去打擾這些歸魂。經(jīng)過兩年多的努力，這兩位熱心人終于取得突破。1975年1月9日晚上，弗雷德收到了肯的振奮人心的電話：“我們已經(jīng)定位帝王蝶！”他說，有千萬只以上的帝王蝶聚集在高山上一大片常綠的歐亞梅爾杉樹上。

帝王蝶越冬的棲息地在墨西哥中部米卻肯州海拔3000米的高山叢林中，這個地方距離它們遷徙的起點有4000多公里。1976年1月9日，弗雷德不顧年老體衰登上了這片帝王蝶越冬的群峰，親眼見到了千千萬萬、重重疊疊合抱著杉樹冬眠的帝王蝶，他終于圓了自已近60年的追蝶夢。就在那一刻，當(dāng)弗雷德上上下下掃視著擠滿在樹干上的帝王蝶時，一根不堪重荷的樹枝斷落在他的腳旁，忽然看見地上的一只蝴蝶的翅膀上有標(biāo)簽。他拾起標(biāo)簽，上面的代號為“PS 397”！隨行的國家地理雜志記者立即把這個歷史性時刻永遠地定格了下來。

后經(jīng)證實，“PS 397”是密尼蘇達州一個高中生做的標(biāo)簽，這只蝴蝶花了2個月，飛行3200多公里才到達這個越冬地。這只標(biāo)簽對于弗雷德而言，就像物理學(xué)家在邁克爾遜實驗結(jié)束后證實光速是個常數(shù)C，就像數(shù)學(xué)家證明費爾馬大定理而做的最后一個算式。對于弗雷德，這個標(biāo)簽真比一張中了千萬元頭獎的彩票還要珍貴。

千千萬萬只處在半冬眠狀態(tài)的帝王蝶合抱著杉樹、覆蓋著山坡，它們正在養(yǎng)精蓄銳，開春后準(zhǔn)備重返北美的原野。望著這漫山遍野的帝王蝶，弗雷德不禁思緒萬千，那美艷輕盈的翅膀怎么能荷載著帝王蝶飛越千山萬水到達數(shù)千里外的越冬地？更為不可思議的是，帝王蝶春天里向北遷徙，秋天為越冬南返，它們要通過四代的接力才能完成此項壯舉。也就是說，飛越數(shù)千公里到達墨西哥越冬地的帝王蝶生前從未到過這里，它們究竟又是依靠什么機制千里飛渡不迷路？弗雷德提出一個著名的猜想：“肯定有某種本能和程序在起作用。”他認為，帝王蝶生命中一定有種編碼，是這種編碼和程序指揮著帝王蝶千里飛行不迷路。

靠生物時鐘

校正的太陽方位導(dǎo)航

行文至此，說的都是已經(jīng)過去了的故事。 2016年4月14日，BBC一則新聞的題目是：“帝王蝶遷徙之謎被破解?！痹撔侣剬γ绹A盛頓大學(xué)的一個研究小組發(fā)表在《細胞》雜志上的論文作了報道。我覺得該項研究是為弗雷德猜想作了最完美的證明。

最新的研究證實：帝王蝶越冬遷徙的導(dǎo)航依靠的是經(jīng)生物時鐘訊號校正過的太陽方位，它們一路向西南行，早上沿著太陽右邊向前飛，下午靠著太陽左邊飛。

事實上科學(xué)家對此早有所知，他們不僅知道帝王蝶依靠太陽導(dǎo)航，而且導(dǎo)航中必須有生物時鐘參與，而且他們還知道時鐘訊號生成在帝王蝶的兩根觸須上，因為觀察表明缺失觸須的帝王蝶只會轉(zhuǎn)圈亂飛。研究人員把蝴蝶分成兩組：一組把黑漆塗在觸須上，另一組塗透明漆。結(jié)果前一組轉(zhuǎn)圈亂飛，后一組飛行定向功能完全正常。由此可知，蝴蝶的觸須中有感知太陽光的能量和光譜的感應(yīng)器，并由此產(chǎn)生對應(yīng)著晝夜的生物時鐘訊號。

帝王蝶越冬遷徙的路線和導(dǎo)航機制已經(jīng)分析清楚，但究竟是一種什么樣的力量推動著帝王蝶作出長征的壯舉？我們當(dāng)然知道北美冬天的嚴(yán)酷氣候迫使它們返回南方避寒，但是為什么過冬后又要年復(fù)一年返回北方？

現(xiàn)在可以確知，墨西哥中部山區(qū)就是帝王蝶的原生地。帝王蝶的幼蟲完全依賴于一種稱為乳汁草（Milkweed ，又叫馬利筯）的植物，吃了這種有毒植物并躲在氣味難聞的草葉中的帝王蝶幼蟲方可避免各種天敵的進攻。而當(dāng)?shù)馗呱缴系纳紭浜蜌夂蛴譃榈弁醯攵郀顟B(tài)提供了最佳場所，所以這塊土地就是帝王蝶生命的搖籃和故鄉(xiāng)。故鄉(xiāng)雖好，但故鄉(xiāng)太小，更無奈的是乳汁草太少。一切物種圖生存求發(fā)展的根本是擴大種群的規(guī)模，大量繁殖才是硬道理。大量繁殖的基礎(chǔ)是尋求大片的乳汁草，在最后一次冰河期結(jié)束后，隨著冰雪向北退縮，原產(chǎn)地為墨西哥的乳汁草不斷地向北美挺進。漸漸地，帝王蝶的隊伍也跟著乳汁草向北美挺進。

早春，從墨西哥越冬棲息地蘇醒過來的帝王蝶先忙于婚配，然后雌蝶急急地飛向北方——美國的德克薩斯州，把受精卵灑向大片的乳汁草地。第一代帝王蝶幼蟲最大限度地消耗完當(dāng)?shù)厝橹葙Y源后，成熟后的帝王蝶接著向北飛行，找到更大片的乳汁草資源后，緊接著繁殖下一代。帝王蝶從春天開始，分3個波次接力前進，最后到達加拿大的大片乳汁草地。通過三代繁殖，帝王蝶種群的規(guī)模以幾何級數(shù)增加，個體數(shù)量可達幾十億以上。出生在加拿大的第四代帝王蝶破繭化蝶時已經(jīng)是夏末時分，盡管整個種群已經(jīng)發(fā)展成超級規(guī)模，但災(zāi)難卻在向它們慢慢逼近。這時候的帝王蝶不會迷戀婚配，它們抓緊時間吃飽撐足，為萬里長征作好充分的準(zhǔn)備。氣候稍有變化，這第四代帝王蝶便肩負起整個種群生存的重任，萬里挺進，把帝王蝶的薪火和希望帶回它們的龍興之地，為來年新的輪回作拼死一博。

帝王蝶一年四代一個輪回，代代都有不同的責(zé)任和追求，前三代不顧一切把種群做強做大，第四代絕地反擊把種群領(lǐng)出險境。肩負越冬遷徙任務(wù)的第四代是最為英雄的一代，它們?yōu)榱苏麄€種群的最高利益向著南方、向著故鄉(xiāng)，飛越萬里關(guān)山。秋天黃昏的北美原野上，“落霞與群蝶齊飛，秋水共長天一色。”百萬帝王蝶遮天蔽日萬里遷徙是這個世界上令人嘆為觀止的自然奇跡。帝王蝶向我們昭示著生命的真正價值，也把這個星球點綴得艷麗多彩。

有必要指出，單靠太陽導(dǎo)航機制是不足以保證帝王蝶精確返回祖居地的，它們?nèi)f里遷徙過程中應(yīng)該還有其他輔助機制的參與。最近研究人員發(fā)現(xiàn)，磁感應(yīng)蛋白與光敏隱花色素蛋白復(fù)合體（MagR/Cry）會自發(fā)地和外部磁場對齊，從而使動物能感知磁場的方向和強度。這種蛋白復(fù)合體穩(wěn)定地存在于鴿子、蝴蝶、鼠類、鯨魚體內(nèi)。磁感應(yīng)蛋白和越冬地樹木的特殊化學(xué)氣味是否都參與了帝王蝶越冬遷徙的導(dǎo)航？目前，科學(xué)家們還在做進一步的研究。endprint