揭开帝王蝶万里迁徙导向奥妙:触须全球定位

文章来源:     发布时间:2009-10-09

    据美国媒体报道,经过长期观察研究,科学家揭开了北美帝王蝶万里迁徙导向的奥妙。原来,帝王蝶的触须具备全球定位的能力,指引它们的远程迁徙而不迷航。

    远程迁徙

    帝王蝶是栖息在北美地区的一种色彩斑斓、身体硕大的蝴蝶,学名“黑脉金斑蝶”,俗称“帝王蝶”,是北美地区最常见的蝴蝶之一,也是地球上唯一的迁徙性蝴蝶。每年10月底至来年3月初,上亿只帝王蝶从美国东北部和加拿大南部飞越4500多公里来到温暖的墨西哥中部林区越冬和繁衍,然后在飞回美国和加拿大。为什么帝王蝶迁徙近一万里而不迷路呢,科学家一直试图揭开帝王蝶导向的奥妙。

    奥妙在触须上

    科学家经过不懈努力,终于弄清楚了帝王蝶是通过什么机制指引如此大规模、远距离迁徙的。大多数人此前都认为它们的导向机制存在于大脑中,但科学家研究表明指引它们迁徙的生物钟竟然是存在于触须上。

    每年秋季,帝王蝶都会在远程跋涉过程中利用太阳来指引它们飞到墨西哥中部的越冬地点。但由于太阳是一个移动的目标,白天在不断变化位置,生物学家长期以来就推测帝王蝶除了利用太阳之外,一定还利用某种生物钟来导向。现在,研究者找到了这种特殊的定位全球系统,只是大大出人意料。

    “大家知道,此前都假定这种起到导向作用的生物钟存在于帝王碟的大脑中,”美国马萨诸塞州大学的史蒂芬-里珀特和其他科学家共同撰写了一篇研究论文,于星期四发表在“科学”杂志上。他说:“以前几乎每个人都会说,‘生物钟肯定是在大脑中。否则会在那里呢?’”

    里珀特和他的研究小组一直致力于研究蝴蝶触须感知气味的能力,而他们的研究结果令人震惊:当他们剪下蝴蝶的触须,将蝴蝶放进飞行模拟器时,蝴蝶的飞行变得紊乱了。

   “这是不同寻常的分别,” 里珀特说:“失去触须的蝴蝶仍然按直线飞行,但在一起时它们却飞向不同的方向。相反,有触须的蝴蝶则全部飞向西南方。”没有了触须,蝴蝶就失去了利用太阳导航的能力,无法根据白天不同的时间调整方向。

    但当研究这些失去触须的蝴蝶的大脑分子变化时,他们发现大脑的昼夜节律丝毫没有受到失去触须的影响。“这就证明了一种新奇的可能性,也就是说蝴蝶的定时机制实际上存在于它们的触须上。”

    研究者为了验证他们的假说,将一半蝴蝶的触须漆成黑色阻挡阳光的吸取,另一半则涂上明亮的颜色帮助吸取阳光射线。涂有明亮颜色的帝王蝶继续向南飞,同时涂上黑色的蝴蝶则开始不断地向北飞,这表明它们的生物钟被打乱了。

   “触须的生物钟就像一个独立的全球定位系统,可以指引蝴蝶飞行。而现在它们却没有了,”英国莱斯特大学生物学家查拉兰伯斯-科夫写了一篇研究评论,也于星期四发表于“科学”杂志。“结果是出人意料的,因为其他的研究都认为导向系统在蝴蝶的大脑中。”

    举一反三

    里珀斯认为新的发现不仅改变了科学家对蝴蝶触须的看法,而且也说明其他类型昆虫的触须可能具有相似的作用,比如蜜蜂和蚂蚁也具有复杂的导向机制。就像蝴蝶一样,蜜蜂也能利用阳光导向发现花朵并将自己的特定位置告知蜂群的其他成员,而且它们还能够利用触须上的生物钟适应白天太阳的位置变化。

   “我认为这是一篇既有趣又优美的论文,”参与蝴蝶研究的明尼苏达大学生物学家凯伦-奥博豪瑟说。她说,如果昆虫触须拥有如此难以置信的感知能力,它能跟踪时间就不奇怪了。

   “大家的感知系统实际上存在于大脑中,但昆虫能够利用脚部感知味道,用触须感知气味,或许在腹部也有复杂的感知系统,奥博豪瑟说:因为昆虫的感知系统与人类的感知系统完全不同,有时大家的问题都停留在表面上。这就是里珀特试验的有趣之处——他们将问题研究得更加深入。

           

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