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飞蛾为什么扑火?

既然科学家能够探究宇宙诞生最初几微秒的情景,或引导自动化太空船在火星上空绕行,难道你不觉得他们也能够为你解答简单的事情,好比每个加拿大人几乎在每个夏日夜晚都看得到的现象?

或许你认为他们办得到,不过我可不觉得专家知道蛾类向光飞行的原因。确实有许多昆虫学家会告诉你,这其中没什么好不懂的,几十年前已经有人提出一项确凿的解释。可是,却也有一些观察结果令人不解,和那项解释并不相符。

1930年代晚期,有一位姓布登布罗克(Von Buddenbrock)的德国昆虫学家(他大概也参加了那位空气动力学家出席的同一场晚宴)认为,蛾类这种多在夜间飞行的生物,或许是以月球为导航工具。飞蛾可以调节飞行方向,让月球始终保持在空中的相同位置,藉此来维持直线航线(这比毫无目标绕圈飞行更有意义)。比方说,当月亮高挂南天,而这种昆虫如果想朝东飞行,就可以让月亮的影像保持在「他」的右侧(其中大都是在寻找雌蛾的雄蛾)。

这就成为一种还算相当可靠的简单导航系统,而且是历经几百万年、随着蛾类一起演化出来的。虽然并不是很理想,因为月亮会在夜空中移动;倘若昆虫要滞空好几个小时,牠们就必须补偿月亮运动的影响,否则牠的直线飞行路径就会变成平缓曲线。

问题来了,人工户外照明的问世,却严重破坏了这套高明的导航系统。布登布罗克证明,如果有一只飞蛾没有注意到月亮,却以门廊灯光为标的,牠就会设法维持本身和灯光的相对方位。按照这种情况下的几何来做预测,那只飞蛾就会开始绕灯飞行,于是牠不会依循稳定的直线轨迹行进,反而是向内盘旋,到头来就要撞上灯光。

这就是标准的解释,所有教科书都提到这一点,而且也有若干证据支持。有些种类的蛾在长程飞行的时候,显然就是利用月亮做为参考点。英国的贝克(Robin Baker)和他的同事以几项巧妙的实验证实了这一点。或许你要感到奇怪,怎么会需要「巧妙」实验才能断定蛾类是不是随着月亮飞行?

贝克团队是以大黄夜蛾(large yellow underwing,在北美洲有将近3,000个亲属种类)来做实验,这些都是夜行性的蛾类,当牠们飞出几公尺外,你就看不到牠们了。反正你就是要有巧妙的办法,确定牠们的飞行去向,同时还要让牠们保持在视线范围之内。

贝克团队做的实验,令人想起蓝穆尔用线绑住一块焊料在头顶上空挥转。他们竖立了一个台架,从顶端伸出一支悬臂(像一架绞刑台),把一只飞蛾背上黏了一条丝线吊挂在悬臂上。那只飞蛾可以拍动双翅朝任何方向飞行,当牠拍翅之时,飞行运动便带动心轴,然后就触动电力开关,把移动方式记录了下来。

贝克团队之所以选定这种夜蛾,原因是迹象显示这种蛾类可以长程飞行。有一次,他们在1小时之内,就用诱蛾灯(以灯炮为引诱源的捕虫器)捕获791只蛾,远多于栖身邻近地区的可能数量,牠们肯定是从外地某处飞来的。贝克为这组实验安置户外装备,摆在似乎常有昆虫采直线飞行的地方(至少在黄昏时,他们经常在那里见到这种飞蛾直线飞行),而且显然不会受到附近建筑窗户照出来光线的影响。

结果很引人瞩目。接近满月时分,被绑住的蛾便依循直线或设法采直线飞行。然而,一旦竖起屏障,挡住月光,牠们多少会采随机飞行,也就是贝克所称的「多向试探飞行」。接着当月亮运行到树林后方,试验区域便引进一盏125瓦的人工照明,摆放位置和夜蛾大约相距2公尺。结果这些蛾就改变了飞行方向,按照之前与月亮的相对方位,继续与灯光保持同样的相对角度。

这些结果似乎能够证实布登布罗克的理论,飞蛾误以为人工照明就是月亮,还一头撞上灯泡。这里有个奇特的转折,那就是人工照明的亮度似乎并不是最主要的因素。飞蛾的反应大半是取决于灯泡的高度和大小。倘若灯泡距离地面只有60公分,飞蛾就必须接近到3公尺左右,才会受到光的吸引。不过,若是把同一盏灯光提高到9公尺,接近3层楼的高度,那么就连15或17公尺之外的夜蛾也会向光飞来。在蛾类眼中,相隔这段距离,灯光影像和月亮影像的大小约略相等。

贝克的实验是最严谨的佐证,显示飞蛾误以为人工照明就是月亮,并朝灯光飞去。若不是出现了几则轶闻,还有几项实验与这个理论并不相符,贝克的实验结果就算是拍板定案了。来自:应大师妙解生活科学。

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May 23rd, 2007
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