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資料圖

該研究由來自瑞典和南非的科學傢合作完成。研究第一作者、瑞典隆德大學生物學傢瑪利·達克長期研究屎殼郎導航問題,曾因此獲得2013年搞笑諾貝爾獎生物學和天文學獎項。

“參照太陽方位推動糞球”不是埃及傳說

全世界已知的蜣螂大約有8000多種,大部分蜣螂會挖地道將糞便運走,隻有約600種蜣螂有滾糞球的習性。它們把糞球當作食物或求偶的禮物,雌性也會將卵產在糞球中,確保後代一出生就能吃上新鮮的糞。

因為同類之間經常發生搶劫事件,快速把糞球推到安全的地方很重要。“在南非,屎殼郎簡直能讓大象糞便活起來,一個糞堆裡就能有成百上千隻屎殼郎,而且它們還會互相沖撞,試圖搶走糞球。”研究共同作者、隆德大學神經行為學傢埃裡克·沃倫特說,“所以它們一定不希望繞瞭一圈又回到鬧哄哄的糞堆去。它們會朝著任意方向沿直線走,盡快離開現場。”這段路程的時間相對固定,大約是6分鐘。

走直線其實比我們想象的要困難。2009年的一項研究曾經讓人類在德國的森林中和撒哈拉沙漠裡行走,發現在看不到太陽的時候,人們就會原地繞圈。如果蒙上眼睛,人們甚至會圍繞一個直徑20米左右的圈子打轉。在其它動物身上也能觀察到相似現象,這是因為步態不對稱等原因導致的。那麼,蜣螂是怎麼走直線的呢?

屎殼郎在古埃及被稱為聖甲蟲。古埃及人相信,太陽被屎殼郎推動著滾過天空,便有瞭日升日落。赫拉波羅還提出,屎殼郎會參照太陽方位將糞球從西推向東。但直到2003年,科學研究才證實瞭這個結論。

達克和南非金山大學的研究者們研究瞭5種蜣螂,發現它們在自然環境下通常朝著太陽的方向滾糞球。而如果他們用鏡子反射太陽,同時遮擋真正的太陽,實驗場地中的蜣螂就會朝著鏡中太陽的方向跑。還有研究使用LED作為“人造太陽”,也得出瞭相似的結論。

最新研究發現,如果用紙板做一頂寬邊太陽帽,戴在蜣螂頭上遮擋光線,它們的路線就會變得彎彎曲曲。

可借助風向和夜間天象判斷方向

如果在中午,太陽處於高點,蜣螂要怎麼判斷方位呢?2019年的一項研究發現,南非的一種蜣螂可以根據風向判斷方位。這種蜣螂生活在卡拉哈裡沙漠,這裡每到正午就會刮起強風,這是因為上午太陽將地面烤熱後熱空氣上升導致的。達克推測它們可能利用觸角感知風向。

實驗表明,如果將兩臺桌面風扇面對面放置,開啟其中一臺,實驗場地上的蜣螂就會選定一個方向滾糞球。而如果中途關掉這臺風扇,開啟對面的風扇,蜣螂就會掉頭朝反方向走去。換言之,它們並不在意風具體朝哪個方向吹,而是隻將風向作為判斷方向的參考,並且假定風向短時間內不會發生改變。而且一旦過瞭正午,太陽不再處在正上方,它們就會無視風向,重新將太陽作為主要的參考線索。

除瞭借助陽光和風向判斷方位,蜣螂還掌握著更酷炫的技能:夜觀天象。研究團隊在南非約翰內斯堡的天文館,利用模擬星空觀察蜣螂的行為,證實銀河的方向能夠影響蜣螂的行走路徑。

蜣螂還是第一個被發現使用月亮偏振光導航的動物。在遇到大氣層中的微粒時,太陽光或月光會發生散射,產生偏振光,也就是光的波動方向一致,這會在天空中形成一種固定的、類似指南針的紋樣。此前科學傢已知蜜蜂、螞蟻等昆蟲會利用太陽偏振光導航,而月光偏振光的亮度隻有太陽光的百萬分之一。

達克等人註意到,一種夜行性的蜣螂隻有在月明之夜才能走直線。為瞭確認蜣螂確實使用月亮偏振光進行導航,他們使用一塊板子遮擋,讓蜣螂無法直接看到月亮,並使用偏光鏡將月光扭轉90度。蜣螂一個急轉彎,驗證瞭研究者的猜想。

其他研究還表明,蜣螂不會依靠地面上其他物體判斷方位。研究共同作者、瑞典斯德哥爾摩大學的埃米利·貝爾德說,這可能是因為蜣螂沒有固定的巢穴,而是不斷從一個糞堆流浪到另一個糞堆,記住地面環境對它們來說沒什麼幫助。

研究者們希望最終能夠理解蜣螂導航的神經機制。他們正在把蜣螂和借助地面環境線索導航的金龜子進行對比,並試圖理解蜣螂導航過程中的神經電活動,這需要為它們佩戴一個迷你“腦電帽”。他們還發現,在搓好糞球之後蜣螂不會馬上出發,而是會爬上糞球停留數秒鐘,四處張望。他們推測這個行為可能是為瞭快速掌握環境線索。

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