利用银河导航

陈重威

大自然清道夫

通体呈黑色或黑褐色的蜣螂俗称屎克螂。地球上现存的蜣螂有两万多种，分布在南极洲以外的任何一块大陆。最著名的蜣螂生活在埃及，身长1～2.5厘米；最大的蜣螂是身长10厘米的巨蜣螂。大多数蜣螂以动物粪便为食，因此而荣获“大自然清道夫”的美称。

蜣螂通常将发现的粪便滚成球状，并滚动到它们认为可靠的地方藏起来，然后再慢慢食用。一只蜣螂可以滚动一個比自己身体大得多的粪球。处于繁殖期的雌蜣螂则会将粪球滚成梨状，并在其中产卵。孵出的幼虫便以现成的粪球为食。植食性蜣螂以甘甜的树汁为食，雌雄交配后，雌蜣螂把卵产在覆盖着一层腐叶的土壤里，约10天后，幼虫便破卵而出，以腐叶或动物粪便为食，幼虫不断成长，第二年7月化为蛹，约20天后变为成虫。

夜间靠什么导航

科学家早就发现，在白天，蜣螂会通过测定太阳偏振光的对称图案来为自己导航，使得自己滚动粪球时能沿一条直线路径行进。对于蜣螂这种小昆虫来说，沿着直线运动是非常重要的。它们生活在一個极为复杂的世界，相互之间对于粪便这一赖以生存的食物的争夺非常激烈。当它们发现一堆热气腾腾的新鲜粪便时，雄性蜣螂会立即将其滚成一個個粪球，然后将其滚向尽量远的地方藏起来；同时，还要帮助自己的雌性蜣螂完成同样的工作。它们将这些粪球埋在地下，作为自己后代的食物储备。

此前，科学家们知之甚少的是，在夜间，蜣螂是靠什么来为自己导航的？最近，瑞典的生物学家在南非的一個农场里，专门对蜣螂在夜间靠什么导航进行了深入研究。为了吸引蜣螂前来，他们将一桶桶粪便泼在农场地面上。最初的观测结果令生物学家们很惊讶；甚至在没有月光的夜晚，蜣螂也会沿着直线路径快速滚动粪球。他们不知道该如何解释这一现象。不过，他们很快想到，蜣螂会不会是利用星光在导向呢？

只要看得见银河

为了证实这一点，瑞典生物学家在农场里建起了一個小型的封闭式实验台，然后将蜣螂放人其中，观察它们究竟如何应对不同的天空状况。他们发现，在晴朗的夜间，即使没有月光，蜣螂也能以直线路径滚动自己的粪球。为了证明这些蜣螂确实是在利用银河系的星光导航，他们又将实验台搬人约翰内斯堡天文馆。结果发现，只要看得见银河，蜣螂就会沿着直线运动。当他们在每一只蜣螂的头顶粘上一块小小的纸板，挡住了它们看向天空的视线时，这些蜣螂就只会推着粪球没目标地到处乱滚了。

惊人的实验结果有力地证明了，在夜间蜣螂是靠星光导向的。它们可以很快地让自己适应银河在天空中所形成的明亮光带，并沿着相对于这条光带的某一直线路径移动。这是一种复杂的导航技术。对于这么小的动物来说，拥有如此技能是相当难得的。也许，在昆虫世界里广泛存在着这种技术，迁徙的蛾类可能也拥有这种技能。但是，截止到目前，蜣螂是动物世界已确认的拥有这一技能的唯一物种。生物学家还发现，如果来自城市、家庭和路灯的人造光线淹没了夜空的星光，蜣螂的方向感就会受到影响。

最长的迁徙之旅

动物的远航能力一直令人称奇。生活在南美洲的绿海龟，每年6月中旬便成群结队地从巴西沿海出发，历时两個多月，行程2000多千米，到达大西洋上的阿森松岛，在那里生儿育女后又返回老家。两個月后，小海龟在阿森松岛海滩破壳而出，并爬向海洋，沿着父母来时的航线，游回遥远的巴西沿海。

早在18世纪时，科学家们就发现，栖息于北极圈内的身长仅4厘米的北极燕鸥，到了每年的8月便携儿带女飞往南极洲去过冬，单程的飞行距离长达17600千米。由于路途遥远，北极燕鸥在飞行期间要做多次中途停留，要跨越好几個不同的气候带；不仅地形复杂，而且气候多变，即使是最优秀的人类飞行员，面对如此遥远复杂的飞行路线也会望而生畏，而北极燕鸥却能按照固定的航线每年一次顺利往返。它们又是靠什么在为自己导航呢？

地磁路标

直到上個世纪50年代，科学家才对这個问题有了初步的了解：鸟类在飞行时将太阳作为定向物。为了证实这一点，他们将一只八哥关入实验室的大鸟笼中，并在实验室内设置了一個类似太阳的光源，这個光源完全按照太阳的旋转方向和速度运动。科学家发现，这只八哥在相当于一個白天的时间里，有规律地从放置在不同角度位置上的器皿里叼食；大约每小时转15度，这与太阳从地平线升起后每小时转15度的运动速度是一致的。科学家还发现，夜间飞行的鸟类是根据月亮和星星来定向的，某些鸟类甚至能记住一些星星的位置。

那么在阴天和没有月光的夜晚，鸟儿又如何确定飞行方向呢？进一步的研究发现，由于地球磁场在不同位置的磁场强弱和方向是不同的，由此就形成了一個個人眼看不见的地磁路标，鸟儿能将这些地磁路标作为自己的导航工具。德国科学家进行的一项实验证明了这一点。他们在候鸟的必经之地模拟了一個假的地球磁场，结果路经此地的夜莺果真根据人造磁力线改变了飞行的方向。

生物钟与太阳

在美国加州沿岸的某個地方，太阳升起后，一大群美洲王蝶从它们栖息的桉树和柏树上慢慢苏醒过来。它们开始振动翅膀，奋力抖去翅膀上的露水，不一会儿，它们就飞起来了。它们先绕着树冠飞上几圈，然后掉头向南飞去，经过几個月的飞行后，它们来到了墨西哥一片茂密的丛林中，这里是它们的越冬地，也是此次飞行的终点站。

美洲王蝶每年9月来到墨西哥，但来年春季飞回去的美洲王蝶已不是原来飞来时的那些蝴蝶了，而是它们的曾孙们。让科学家们感到惊奇的是，回到北美大陆的美洲王蝶甚至能直接找到它们的曾祖父出发时栖息的那棵大树。在它们的脑袋里似乎天生就有一张飞行线路图。经过多年的不懈努力，科学家们终于解开了这一谜题：美洲王蝶依靠其体内的生物钟通过探测太阳的方位来确定它们的飞行路线，或对飞行路线作适当的调整。

简单地说，美洲王蝶到达墨西哥后，其生物钟开始旋转，每天旋转1度，180天后就转了180度，而它们在墨西哥的停留时间恰好也是180天；也就是说，是它们体内的生物钟决定了它们在秋天时飞向南方，春季时飞向北方。实验证明，美洲王蝶在早晨醒来后做的第一件事，就是根据太阳所处的位置来确定飞行方向。如果将它们的生物钟弄乱，让它们推迟数個小时醒过来，那么它们就会将中午的太阳当做早晨的太阳，从而飞向错误的方向。

自带“磁罗盘”

大鳌虾是生活在加勒比海沿岸水域的一种形体较大的节肢类动物。这种动物白天栖息在暗礁中，晚上出来觅食活动。让科学家一度迷惑不解的是，这种动物在离开自己巢穴一段较长距离后仍能准确无误地回到自己的巢穴。它们是如何在漆黑一片的大海中找到归途的呢？

两位美国生物学家在加勒比海暗礁群中捉了100多只大鳌虾，用橡皮材料包住它们的眼睛后，将其放入船上装满海水的塑料箱。船就地转圈后再开到几十千米远的地方，然后再将这些大鳌虾放回大海中。结果发现，尽管没有视觉、化学和惯性方面的任何信息线索，但它们依然都找到了自己的洞穴。生物学家因此相信，大鳌虾是靠自身体内的能辨认方向的“磁罗盘”在为自己导航。此前只知道有极少数动物具有这种本能，但不包括无脊椎动物。

为了弄清大鳌虾体内是否真的有一個“磁罗盘”，生物学家们对大鳌虾进行了解剖。结果发现，在其体内前半部的神经组织中有一种类似于磁铁矿的物质。为此他们进行了一项试验，在大鳌虾的洞穴附近制造了一個模拟磁场。当大鳌虾感觉到某個磁场与它的巢穴北边的磁场相似时它就往南爬，当它感觉到这個磁场与它的巢穴南边的磁场相似时它就往北爬。这说明大鳌虾的确是通过体内的“磁罗盘”来寻找归途的。