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身处阴沟也要抬看星空,就不会迷失倾向
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编译 戚译引
倘若你身在田园,异国 GPS、地图或指南针,你会如何判定方位?对于民风于行使工具的人类而言,按照大自然的线索认路是一件难得的事情。很众动物在这一点上完胜人类,包括头朝下退步着推粪球的屎壳郎。近日,《昆虫学年鉴》(Annual Review of Entomology)上发外的一篇论文综相符论述了蜣螂如何借助日光、风向、银河和玉轮偏振光判定方位,以便高效将粪球滚走。
该钻研由来自瑞典和南非的科学家配相符完善。钻研第一作者、瑞典隆德大门生物学家 Marie Dacke 永远钻研屎壳郎导航题目,曾因此获得 2013 年搞乐诺贝尔奖生物学和天文学奖项。
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人们俗称的屎壳郎,清淡指金龟子科中的蜣螂亚科(Scarabaeinae)。全世界已知的蜣螂大约有 8000 众栽,大片面蜣螂会挖地道将粪便运走,只有约 600 栽蜣螂有滚粪球的习性。它们把粪球当作食物或求偶的礼物,雌性也会将卵产在粪球中,确保子女一出生就能吃上稀奇的粪。
由于同类之间频繁发生抢劫事件,迅速把粪球推到坦然的地方很主要。“在南非,屎壳郎简直能让大象粪便活首来,一个粪堆里就能有成百上千只屎壳郎,而且它们还会互相冲撞,试图抢走粪球,”钻研共同作者、隆德大学神经走为学家 Eric Warrant 说,“因此它们肯定不期待绕了一圈又回到乱哄哄的粪堆往。它们会朝着肆意倾向沿直线走,尽快脱离现场。”这段路程的时间相对固定,大约是 6 分钟。
走直线其实比吾们想象的要难得。2009 年的一项钻研曾经让人类被试在德国的森林中和撒哈拉沙漠里走走,发现在看不到太阳的时候,人们就会原地绕圈。倘若蒙上眼睛,人们甚至会围绕一个直径 20 米旁边的圈子打转。在其他动物身上也能不益看察到相通形象,这是由于步态偏差称等因为导致的。那么,蜣螂是怎么走直线的呢?
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屎壳郎在古埃及被称为圣甲虫。古埃及人坚信,太阳被屎壳郎推动着滚过天空,便有了日升日落。赫拉波罗(Horapollo)还挑出,屎壳郎会参照太阳方位将粪球从西推向东。但直到 2003 年,科学钻研才证实了这个结论。
Dacke 和南非金山大学(University of the Witwatersrand)的钻研者们钻研了 5 栽蜣螂,发现它们在自然环境下清淡朝着太阳的倾向滚粪球。而倘若他们用镜子逆射太阳,同时遮盖真实的太阳,实验场地中的蜣螂就会朝着镜中太阳的倾向跑。还有钻研行使 LED 行为“人工太阳”,也得出了相通的结论。
在最新钻研中,作者们增添:倘若用纸板做一顶宽边太阳帽,戴在蜣螂头上遮盖光线,它们的路线就会变得曲曲曲曲。
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倘若在正午,太阳处于高点,蜣螂要怎么判定方位呢?2019 年的一项钻研发现,南非的一栽蜣螂(Scarabaeus lamarcki)能够按照风向判定方位。这栽蜣螂生活在卡拉哈里沙漠,这边每到正午就会刮首强风,这是由于上午太阳将地面烤炎后炎空气上升导致的。Dacke 推想它们能够行使触角感知风向。
实验外明,倘若将两台桌面风扇面迎面安放,开启其中一台,实验场地上的蜣螂就会选定一个倾向滚粪球。而倘若中途关失踪这台风扇,开启迎面的风扇,蜣螂就会失踪头朝逆倾向走往。换言之,它们并不在意风详细朝哪个倾向吹,而是只将风向行为判定倾向的参考,并且伪定风向短时间内不会发生转折。而且一旦过了正午,太阳不再处在正上方,它们就会忽略风向,重新将太阳行为主要的参考线索。
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除了借助阳光和风向判定方位,蜣螂还掌握着更酷炫的技能:夜不益看天象。钻研共同作者、南非金山大学的 Marcus Byrne 回忆了钻研灵感诞生的过程:“吾们完善了镇日的做事,坐下来喝啤酒,夜色笼罩着卡拉哈里沙漠,头顶就是银河。然后吾们中的一幼我说,倘若吾们能看到银河,它们肯定也能。”
钻研团队在南非约翰内斯堡的天文馆,行使模拟星空不益看察蜣螂的走为,证实银河的倾向能够影响蜣螂的走步走径。这项钻研让蜣螂“一战成名”,成为已知第一栽会行使银河导航的动物,也让 Dacke 获得了 2013 年搞乐诺贝尔奖。
蜣螂照样第一个被发现行使玉轮偏振光导航的动物。在遇到大气层中的微粒时,太阳光或月光会发生散射,产生偏振光,也就是光的震动倾向相反,这会在天空中形成一栽固定的、相通指南针的纹样。此前科学家已知蜜蜂、蚂蚁等昆虫会行使太阳偏振光导航,而月光偏振光的亮度只有太阳光的百万分之一。
Dacke 等人仔细到,一栽夜走性的蜣螂(Scarabaeus zambesianus)只有在有玉轮的夜晚才能走直线。为了确认蜣螂实在行使玉轮偏振光进走导航,他们行使一块板子遮盖,让蜣螂无法直接看到玉轮,并行使偏光镜将月光扭转 90 度。蜣螂一个急转曲,验证了钻研者的推想。
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其他钻研还外明,蜣螂不会倚赖地面上其他物体判定方位。钻研共同作者、瑞典斯德哥尔摩大学的 Emily Baird 说,这能够是由于蜣螂异国固定的巢穴,而是不息从一个粪堆漂泊到另一个粪堆,记住地面环境对它们来说没什么协助。
钻研者们期待最后能够理解蜣螂导航的神经机制。他们正在把蜣螂和借助地面环境线索导航的金龟子进走对比,并试图理解蜣螂导航过程中的神经电运动,这必要为它们佩戴一个迷你“脑电帽”。他们还发现,在搓益粪球之后蜣螂不会马上起程,而是会爬上粪球中止数秒栽,四处张看。他们推想这个走为能够是为了迅速掌握环境线索。
借助昆虫的导航机制,科学家也许能设计出更添高效的导航工具,行使于无人驾驶等方面。异日你倘若能坐上云云的汽车,不要忘了大草原上奔跑的屎壳郎。
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