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科學家又雙叒叕發現屎殼郎的一種導航方式

2019-6-27 14:06

來源:國家地理中文網|作者:JASON BITTEL|580人參與|0評論

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在南非,當的一頭非洲水牛死掉后,獅子、鬣狗和非洲野犬很快就會來爭奪它的尸體。不過,大多數人沒有意識到的是,每次非洲水牛排便后也會發生同樣的事:只是爭奪戰利品的變成了蜣螂。

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科學家又雙叒叕發現屎殼郎的一種導航方式

  在實驗室里,一只

  蜣螂停下來探尋風向和“太陽”(一盞綠色LED)的位置,準備把糞球滾到安全的地方。

  攝影:CHRIS COLLINGRIDGE

  在南非,當的一頭非洲水牛死掉后,獅子、鬣狗和非洲野犬很快就會來爭奪它的尸體。不過,大多數人沒有意識到的是,每次非洲水牛排便后也會發生同樣的事:只是爭奪戰利品的變成了蜣螂。

  蜣螂通過觸角上的氣味探測器,尋找一堆糞便,然后集體向目標進發。每只蜣螂都會爭先恐后地撕下一塊糞便,將其卷走,埋起來,然后吃掉糞塊,防止其他蜣螂把糞塊偷走。但是,它們如何能夠從沖突中脫身,并以高效、直線的方式做到這一點,一直是一些深入研究的主題。

  2003年,一位名叫Marie Dacke的科學家發現,夜間活動的蜣螂,比如Scarabaeus zambesianus,可借助月球的偏振光導航。十年后,Dacke發現另一種蜣螂Scarabaeus satyrus,在沒有月亮的時候會利用銀河的光導航。一年之后,她發現白天活動的屎殼郎把太陽當作引導星,比如Scarabaeus lamarcki。

  現在,Dacke又發現了蜣螂的另一種導航手段。

  據近日發表在《美國國家科學院院刊》上的一項新研究稱,當太陽在天空中處于最高點時,蜣螂無法利用太陽導航,因此就會放棄太陽,轉而選擇跟隨風向。

  研究結果表明,蜣螂可以解讀兩種不同的信號,并根據周圍的環境選擇使用其中一種或另一種。

  “這些導航系統看起來非常靈活,”Dacke說。“當你想到它們的大腦只有芝麻粒那么大時,你會覺得很神奇。”

  逆風行走

  為了弄清蜣螂在沒有太陽的時候是如何導航的,Dacke和同事們首先必須要控制好變量。

  他們首先建造了直徑0.6米的圓頂,模擬甲蟲的自然棲息地。接下來,他們進行了一系列實驗,用一盞可調節的LED代替太陽,通過風扇制造不同的風速和風向。這使得科學家們能夠測量蜣螂在各種條件下的表現,證明當正午時分時,蜣螂不會利用人造太陽導航,而會選擇卷起糞便逆風行走,即使風向改變時也是如此。

  “它們會隨風而動,因為這是它們現在使用的線索,”神經行為學專家Dacke說,神經行為學是研究神經系統如何控制行為的一門學科。“如果我們將風向改變180°,蜣螂也會跟著風向改變180°。”

  不過,當研究小組阻止蜣螂利用其某些感官系統后,情況就變得非常有趣了。

  在一項實驗中,科學家們移除了蜣螂觸角末端的棒狀構造,科學家認為棒狀構造有助于它們感知氣味。和其他屎殼郎一樣,這些蜣螂在太陽處于高點的時候選擇跟隨風移動。這表明屎殼郎是在感受風,而不是聞風里的氣味。

  然而,整根觸角都被移除的蜣螂卻把糞球滾向四面八方,就像迷路了一樣。這些蜣螂無法感知風,因此失去了方向感。

  深入蜣螂的大腦

  英國蘇塞克斯大學研究螞蟻導航的Paul Graham說,這項研究的結果非常清楚明了。

  Graham在一封電子郵件中寫道:“蜣螂滾糞系統的一個優點是,這種行為很容易解釋,因此一致的滾糞方向清楚地告訴我們,蜣螂是在利用風作為方向信號。”

  此外,蜣螂似乎將兩種不同的信息——機械信息和視覺信息——融合到同一個大腦區域中,這一點很重要。Graham說,這表明“即使是小腦動物也在進行感覺信息處理,這讓人聯想起一些人所謂的認知功能。”

  接下來,蜣螂研究人員計劃研究蜣螂如何評估風和陽光提供的信息,以及蜣螂如何決定使用哪種信息。

  “我們將深入蜣螂的導航系統內部,對其神經細胞本身進行研究記錄,”Dacke說。

  在對這些看似簡單的昆蟲及其感知世界的方式進行了超過15年的研究之后,許多謎團仍然存在。

  • 行者物語 責任編輯:語燃
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