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科学家又双叒叕发现屎壳郎的一种导航方式

2019-6-27 14:06

来源:国家地理中文网|作者:JASON BITTEL|167人参与|0评论

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在南非,当的一头非洲水牛死掉后,狮子、鬣狗和非洲野犬很快就会来争夺它的尸体。不过,大多数人没有意识到的是,每次非洲水牛排便后也会发生同样的事:只是争夺战利品的变成了蜣螂。

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科学家又双叒叕发现屎壳郎的一种导航方式

  在实验室里,一只

  蜣螂停下来探寻风向和“太阳”(一盏绿色LED)的位置,准备把粪球滚到安全的地方。

  摄影:CHRIS COLLINGRIDGE

  在南非,当的一头非洲水牛死掉后,狮子、鬣狗和非洲野犬很快就会来争夺它的尸体。不过,大多数人没有意识到的是,每次非洲水牛排便后也会发生同样的事:只是争夺战利品的变成了蜣螂。

  蜣螂通过触角上的气味探测器,寻找一堆粪便,然后集体向目标进发。每只蜣螂都会争先恐后地撕下一块粪便,将其卷走,埋起来,然后吃掉粪块,防止其他蜣螂把粪块偷走。但是,它们如何能够从冲突中脱身,并以高效、直线的方式做到这一点,一直是一些深入研究的主题。

  2003年,一位名叫Marie Dacke的科学家发现,夜间活动的蜣螂,比如Scarabaeus zambesianus,可借助月球的偏振光导航。十年后,Dacke发现另一种蜣螂Scarabaeus satyrus,在没有月亮的时候会利用银河的光导航。一年之后,她发现白天活动的屎壳郎把太阳当作引导星,比如Scarabaeus lamarcki。

  现在,Dacke又发现了蜣螂的另一种导航手段。

  据近日发表在《美国国家科学院院刊》上的一项新研究称,当太阳在天空中处于最高点时,蜣螂无法利用太阳导航,因此就会放弃太阳,转而选择跟随风向。

  研究结果表明,蜣螂可以解读两种不同的信号,并根据周围的环境选择使用其中一种或另一种。

  “这些导航系统看起来非常灵活,”Dacke说。“当你想到它们的大脑只有芝麻粒那么大时,你会觉得很神奇。”

  逆风行走

  为了弄清蜣螂在没有太阳的时候是如何导航的,Dacke和同事们首先必须要控制好变量。

  他们首先建造了直径0.6米的圆顶,模拟甲虫的自然栖息地。接下来,他们进行了一系列实验,用一盏可调节的LED代替太阳,通过风扇制造不同的风速和风向。这使得科学家们能够测量蜣螂在各种条件下的表现,证明当正午时分时,蜣螂不会利用人造太阳导航,而会选择卷起粪便逆风行走,即使风向改变时也是如此。

  “它们会随风而动,因为这是它们现在使用的线索,”神经行为学专家Dacke说,神经行为学是研究神经系统如何控制行为的一门学科。“如果我们将风向改变180°,蜣螂也会跟着风向改变180°。”

  不过,当研究小组阻止蜣螂利用其某些感官系统后,情况就变得非常有趣了。

  在一项实验中,科学家们移除了蜣螂触角末端的棒状构造,科学家认为棒状构造有助于它们感知气味。和其他屎壳郎一样,这些蜣螂在太阳处于高点的时候选择跟随风移动。这表明屎壳郎是在感受风,而不是闻风里的气味。

  然而,整根触角都被移除的蜣螂却把粪球滚向四面八方,就像迷路了一样。这些蜣螂无法感知风,因此失去了方向感。

  深入蜣螂的大脑

  英国苏塞克斯大学研究蚂蚁导航的Paul Graham说,这项研究的结果非常清楚明了。

  Graham在一封电子邮件中写道:“蜣螂滚粪系统的一个优点是,这种行为很容易解释,因此一致的滚粪方向清楚地告诉我们,蜣螂是在利用风作为方向信号。”

  此外,蜣螂似乎将两种不同的信息——机械信息和视觉信息——融合到同一个大脑区域中,这一点很重要。Graham说,这表明“即使是小脑动物也在进行感觉信息处理,这让人联想起一些人所谓的认知功能。”

  接下来,蜣螂研究人员计划研究蜣螂如何评估风和阳光提供的信息,以及蜣螂如何决定使用哪种信息。

  “我们将深入蜣螂的导航系统内部,对其神经细胞本身进行研究记录,”Dacke说。

  在对这些看似简单的昆虫及其感知世界的方式进行了超过15年的研究之后,许多谜团仍然存在。

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