為什麼一搔癢你就笑?

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飛蛾為什麼撲火?

既然科學家能夠探究宇宙誕生最初幾微秒的情景,或引導自動化太空船在火星上空繞行,難道你不覺得他們也能夠為你解答簡單的事情,好比每個加拿大人幾乎在每個夏日夜晚都看得到的現象?

或許你認為他們辦得到,不過我可不覺得專家知道蛾類向光飛行的原因。確實有許多昆蟲學家會告訴你,這其中沒什麼好不懂的,幾十年前已經有人提出一項確鑿的解釋。可是,卻也有一些觀察結果令人不解,和那項解釋並不相符。

1930年代晚期,有一位姓布登布羅克(Von Buddenbrock)的德國昆蟲學家(他大概也參加了那位空氣動力學家出席的同一場晚宴)認為,蛾類這種多在夜間飛行的生物,或許是以月球為導航工具。飛蛾可以調節飛行方向,讓月球始終保持在空中的相同位置,藉此來維持直線航線(這比毫無目標繞圈飛行更有意義)。比方說,當月亮高掛南天,而這種昆蟲如果想朝東飛行,就可以讓月亮的影像保持在「他」的右側(其中大都是在尋找雌蛾的雄蛾)。

這就成為一種還算相當可靠的簡單導航系統,而且是歷經幾百萬年、隨著蛾類一起演化出來的。雖然並不是很理想,因為月亮會在夜空中移動;倘若昆蟲要滯空好幾個小時,牠們就必須補償月亮運動的影響,否則牠的直線飛行路徑就會變成平緩曲線。

問題來了,人工戶外照明的問世,卻嚴重破壞了這套高明的導航系統。布登布羅克證明,如果有一隻飛蛾沒有注意到月亮,卻以門廊燈光為標的,牠就會設法維持本身和燈光的相對方位。按照這種情況下的幾何來做預測,那隻飛蛾就會開始繞燈飛行,於是牠不會依循穩定的直線軌跡行進,反而是向內盤旋,到頭來就要撞上燈光。

這就是標準的解釋,所有教科書都提到這一點,而且也有若干證據支持。有些種類的蛾在長程飛行的時候,顯然就是利用月亮做為參考點。英國的貝克(Robin Baker)和他的同事以幾項巧妙的實驗證實了這一點。或許你要感到奇怪,怎麼會需要「巧妙」實驗才能斷定蛾類是不是隨著月亮飛行?

貝克團隊是以大黃夜蛾(large yellow underwing,在北美洲有將近3,000個親屬種類)來做實驗,這些都是夜行性的蛾類,當牠們飛出幾公尺外,你就看不到牠們了。反正你就是要有巧妙的辦法,確定牠們的飛行去向,同時還要讓牠們保持在視線範圍之內。

貝克團隊做的實驗,令人想起藍穆爾用線綁住一塊銲料在頭頂上空揮轉。他們豎立了一個台架,從頂端伸出一支懸臂(像一架絞刑台),把一隻飛蛾背上黏了一條絲線吊掛在懸臂上。那隻飛蛾可以拍動雙翅朝任何方向飛行,當牠拍翅之時,飛行運動便帶動心軸,然後就觸動電力開關,把移動方式記錄了下來。

貝克團隊之所以選定這種夜蛾,原因是跡象顯示這種蛾類可以長程飛行。有一次,他們在1小時之內,就用誘蛾燈(以燈炮為引誘源的捕蟲器)捕獲791隻蛾,遠多於棲身鄰近地區的可能數量,牠們肯定是從外地某處飛來的。貝克為這組實驗安置戶外裝備,擺在似乎常有昆蟲採直線飛行的地方(至少在黃昏時,他們經常在那裡見到這種飛蛾直線飛行),而且顯然不會受到附近建築窗戶照出來光線的影響。

結果很引人矚目。接近滿月時分,被綁住的蛾便依循直線或設法採直線飛行。然而,一旦豎起屏障,擋住月光,牠們多少會採隨機飛行,也就是貝克所稱的「多向試探飛行」。接著當月亮運行到樹林後方,試驗區域便引進一盞125瓦的人工照明,擺放位置和夜蛾大約相距2公尺。結果這些蛾就改變了飛行方向,按照之前與月亮的相對方位,繼續與燈光保持同樣的相對角度。

這些結果似乎能夠證實布登布羅克的理論,飛蛾誤以為人工照明就是月亮,還一頭撞上燈泡。這裡有個奇特的轉折,那就是人工照明的亮度似乎並不是最主要的因素。飛蛾的反應大半是取決於燈泡的高度和大小。倘若燈泡距離地面只有60公分,飛蛾就必須接近到3公尺左右,才會受到光的吸引。不過,若是把同一盞燈光提高到9公尺,接近3層樓的高度,那麼就連15或17公尺之外的夜蛾也會向光飛來。在蛾類眼中,相隔這段距離,燈光影像和月亮影像的大小約略相等。

貝克的實驗是最嚴謹的佐證,顯示飛蛾誤以為人工照明就是月亮,並朝燈光飛去。若不是出現了幾則軼聞,還有幾項實驗與這個理論並不相符,貝克的實驗結果就算是拍板定案了。

(關於昆蟲的飛行,科學家還有一些奇特的想法,請見本書第6篇)

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