利用銀河導航

陳重威

大自然清道夫

通體呈黑色或黑褐色的蜣螂俗稱屎克螂。地球上現存的蜣螂有兩萬多種，分布在南極洲以外的任何一塊大陸。最著名的蜣螂生活在埃及，身長1～2.5厘米；最大的蜣螂是身長10厘米的巨蜣螂。大多數蜣螂以動物糞便為食，因此而榮獲“大自然清道夫”的美稱。

蜣螂通常將發現的糞便滾成球狀，并滾動到它們認為可靠的地方藏起來，然后再慢慢食用。一只蜣螂可以滾動一個比自己身體大得多的糞球。處于繁殖期的雌蜣螂則會將糞球滾成梨狀，并在其中產卵。孵出的幼蟲便以現成的糞球為食。植食性蜣螂以甘甜的樹汁為食，雌雄交配后，雌蜣螂把卵產在覆蓋著一層腐葉的土壤里，約10天后，幼蟲便破卵而出，以腐葉或動物糞便為食，幼蟲不斷成長，第二年7月化為蛹，約20天后變為成蟲。

夜間靠什么導航

科學家早就發現，在白天，蜣螂會通過測定太陽偏振光的對稱圖案來為自己導航，使得自己滾動糞球時能沿一條直線路徑行進。對于蜣螂這種小昆蟲來說，沿著直線運動是非常重要的。它們生活在一個極為復雜的世界，相互之間對于糞便這一賴以生存的食物的爭奪非常激烈。當它們發現一堆熱氣騰騰的新鮮糞便時，雄性蜣螂會立即將其滾成一個個糞球，然后將其滾向盡量遠的地方藏起來；同時，還要幫助自己的雌性蜣螂完成同樣的工作。它們將這些糞球埋在地下，作為自己后代的食物儲備。

此前，科學家們知之甚少的是，在夜間，蜣螂是靠什么來為自己導航的？最近，瑞典的生物學家在南非的一個農場里，專門對蜣螂在夜間靠什么導航進行了深入研究。為了吸引蜣螂前來，他們將一桶桶糞便潑在農場地面上。最初的觀測結果令生物學家們很驚訝；甚至在沒有月光的夜晚，蜣螂也會沿著直線路徑快速滾動糞球。他們不知道該如何解釋這一現象。不過，他們很快想到，蜣螂會不會是利用星光在導向呢？

只要看得見銀河

為了證實這一點，瑞典生物學家在農場里建起了一個小型的封閉式實驗臺，然后將蜣螂放人其中，觀察它們究竟如何應對不同的天空狀況。他們發現，在晴朗的夜間，即使沒有月光，蜣螂也能以直線路徑滾動自己的糞球。為了證明這些蜣螂確實是在利用銀河系的星光導航，他們又將實驗臺搬人約翰內斯堡天文館。結果發現，只要看得見銀河，蜣螂就會沿著直線運動。當他們在每一只蜣螂的頭頂粘上一塊小小的紙板，擋住了它們看向天空的視線時，這些蜣螂就只會推著糞球沒目標地到處亂滾了。

驚人的實驗結果有力地證明了，在夜間蜣螂是靠星光導向的。它們可以很快地讓自己適應銀河在天空中所形成的明亮光帶，并沿著相對于這條光帶的某一直線路徑移動。這是一種復雜的導航技術。對于這么小的動物來說，擁有如此技能是相當難得的。也許，在昆蟲世界里廣泛存在著這種技術，遷徙的蛾類可能也擁有這種技能。但是，截止到目前，蜣螂是動物世界已確認的擁有這一技能的唯一物種。生物學家還發現，如果來自城市、家庭和路燈的人造光線淹沒了夜空的星光，蜣螂的方向感就會受到影響。

最長的遷徙之旅

動物的遠航能力一直令人稱奇。生活在南美洲的綠海龜，每年6月中旬便成群結隊地從巴西沿海出發，歷時兩個多月，行程2000多千米，到達大西洋上的阿森松島，在那里生兒育女后又返回老家。兩個月后，小海龜在阿森松島海灘破殼而出，并爬向海洋，沿著父母來時的航線，游回遙遠的巴西沿海。

早在18世紀時，科學家們就發現，棲息于北極圈內的身長僅4厘米的北極燕鷗，到了每年的8月便攜兒帶女飛往南極洲去過冬，單程的飛行距離長達17600千米。由于路途遙遠，北極燕鷗在飛行期間要做多次中途停留，要跨越好幾個不同的氣候帶；不僅地形復雜，而且氣候多變，即使是最優秀的人類飛行員，面對如此遙遠復雜的飛行路線也會望而生畏，而北極燕鷗卻能按照固定的航線每年一次順利往返。它們又是靠什么在為自己導航呢？

地磁路標

直到上個世紀50年代，科學家才對這個問題有了初步的了解：鳥類在飛行時將太陽作為定向物。為了證實這一點，他們將一只八哥關入實驗室的大鳥籠中，并在實驗室內設置了一個類似太陽的光源，這個光源完全按照太陽的旋轉方向和速度運動。科學家發現，這只八哥在相當于一個白天的時間里，有規律地從放置在不同角度位置上的器皿里叼食；大約每小時轉15度，這與太陽從地平線升起后每小時轉15度的運動速度是一致的。科學家還發現，夜間飛行的鳥類是根據月亮和星星來定向的，某些鳥類甚至能記住一些星星的位置。

那么在陰天和沒有月光的夜晚，鳥兒又如何確定飛行方向呢？進一步的研究發現，由于地球磁場在不同位置的磁場強弱和方向是不同的，由此就形成了一個個人眼看不見的地磁路標，鳥兒能將這些地磁路標作為自己的導航工具。德國科學家進行的一項實驗證明了這一點。他們在候鳥的必經之地模擬了一個假的地球磁場，結果路經此地的夜鶯果真根據人造磁力線改變了飛行的方向。

生物鐘與太陽

在美國加州沿岸的某個地方，太陽升起后，一大群美洲王蝶從它們棲息的桉樹和柏樹上慢慢蘇醒過來。它們開始振動翅膀，奮力抖去翅膀上的露水，不一會兒，它們就飛起來了。它們先繞著樹冠飛上幾圈，然后掉頭向南飛去，經過幾個月的飛行后，它們來到了墨西哥一片茂密的叢林中，這里是它們的越冬地，也是此次飛行的終點站。

美洲王蝶每年9月來到墨西哥，但來年春季飛回去的美洲王蝶已不是原來飛來時的那些蝴蝶了，而是它們的曾孫們。讓科學家們感到驚奇的是，回到北美大陸的美洲王蝶甚至能直接找到它們的曾祖父出發時棲息的那棵大樹。在它們的腦袋里似乎天生就有一張飛行線路圖。經過多年的不懈努力，科學家們終于解開了這一謎題：美洲王蝶依靠其體內的生物鐘通過探測太陽的方位來確定它們的飛行路線，或對飛行路線作適當的調整。

簡單地說，美洲王蝶到達墨西哥后，其生物鐘開始旋轉，每天旋轉1度，180天后就轉了180度，而它們在墨西哥的停留時間恰好也是180天；也就是說，是它們體內的生物鐘決定了它們在秋天時飛向南方，春季時飛向北方。實驗證明，美洲王蝶在早晨醒來后做的第一件事，就是根據太陽所處的位置來確定飛行方向。如果將它們的生物鐘弄亂，讓它們推遲數個小時醒過來，那么它們就會將中午的太陽當做早晨的太陽，從而飛向錯誤的方向。

自帶“磁羅盤”

大鰲蝦是生活在加勒比海沿岸水域的一種形體較大的節肢類動物。這種動物白天棲息在暗礁中，晚上出來覓食活動。讓科學家一度迷惑不解的是，這種動物在離開自己巢穴一段較長距離后仍能準確無誤地回到自己的巢穴。它們是如何在漆黑一片的大海中找到歸途的呢？

兩位美國生物學家在加勒比海暗礁群中捉了100多只大鰲蝦，用橡皮材料包住它們的眼睛后，將其放入船上裝滿海水的塑料箱。船就地轉圈后再開到幾十千米遠的地方，然后再將這些大鰲蝦放回大海中。結果發現，盡管沒有視覺、化學和慣性方面的任何信息線索，但它們依然都找到了自己的洞穴。生物學家因此相信，大鰲蝦是靠自身體內的能辨認方向的“磁羅盤”在為自己導航。此前只知道有極少數動物具有這種本能，但不包括無脊椎動物。

為了弄清大鰲蝦體內是否真的有一個“磁羅盤”，生物學家們對大鰲蝦進行了解剖。結果發現，在其體內前半部的神經組織中有一種類似于磁鐵礦的物質。為此他們進行了一項試驗，在大鰲蝦的洞穴附近制造了一個模擬磁場。當大鰲蝦感覺到某個磁場與它的巢穴北邊的磁場相似時它就往南爬，當它感覺到這個磁場與它的巢穴南邊的磁場相似時它就往北爬。這說明大鰲蝦的確是通過體內的“磁羅盤”來尋找歸途的。