#了不起的動物植物#
你有自信跟屎殼郎比試一下嗎?
不,不是比試滾糞球,那是屎殼郎賴以敷口的職業技能,沒有經驗的你肯定比不過。比個簡單的,挑一個每天你都在使用的技能跟它比比看:比賽走路,看誰能走直線。
挑戰由屎殼郎提出,擔心你不敢應戰,它還給自己多加了2個要求,一是推糞球,二是倒立著走。而你,不用負重只要正常邁步往前走就行了。
別小看了推糞球,屎殼郎推動的是比自己重50倍的糞球,如果換成70公斤的你的話,你得推動3噸半重的糞球才算公平。其實重50倍的糞球對屎殼郎來說是小菜一碟,它的最好成績是推動比自己重1141倍的糞球,記錄由族群裡的角蜣螂(Onthophagus Taurus)創下。
現在你有興趣參賽了嗎?由你代表人類跟屎殼郎比賽走直線。比賽分3場,第一場在陽光下的森林裡,第二場在陰天的森林裡,第三場在月光下的沙漠裡。
我們先來看你的表現,再對比屎殼郎的表現,分出勝負。如果比賽平局的話,加賽第四場:在沒有月亮,只有漫天繁星的沙漠裡。
走直線的人類
蒙住眼睛的你,走不了直線。屎殼郎跟你一樣,它的體內也沒有直線指示器,蒙住眼睛之後,走得歪歪扭扭。你倆走路時,都是靠視覺來辨認方向。在城裡,你依靠周圍的建築定位方向。在沒有去過的森林裡,你的定位參照物只有頭頂的太陽了。如果是陰天的森林,那你只能靠觀察樹木,憑經驗定位了。
德國科學家簡·索曼(Jan Souman)在德國比恩瓦爾德森林做了實測,讓6名參試者步行3~4個小時,要求他們按照指定的方向儘量走直線,GPS記錄下他們的行走軌跡。
上圖是6名參試者的行蹤。紅色點是出發地,每個人的指定方向都不同。2根黃線MJ和SM,他倆是在有太陽的情況下行走,黃線上的白色箭頭是當時天空裡的太陽方向。黃線很直,證明在有太陽的森林裡,人類能走直線,你通過了第一場比賽。
4根藍色的線,是4名參試者在陰天時的路徑,沒有一根直線。失去了太陽的定位,在陰天的森林裡,人類不能走直線,你沒有通過第二場比賽。
簡·索曼接著做實測實驗,這次的場地是撒哈拉大沙漠。
上圖是3名參試者的行蹤。紅線是白天,紅線上黑色的箭頭是太陽的方向,紅色的箭頭是要求參試者行走的方向,2名參試者都偏離了指定的方向,但行走的路線還算是直線吧。
藍線是夜晚,藍線上的箭頭是月亮的方向,藍色箭頭是要求參試者行走的方向。在有月亮的時候,參試者行程符合要求,到後來月亮被雲層遮擋了,天上只有星光照亮,參試者轉了一個急轉彎,變成了朝著來時的方向走回去了(黃色圓圈所示)。這次測試證明:在有月亮的沙漠裡,人類能走直線,你通過了第三場比賽。在只有星光的沙漠裡,人類不能走直線,你沒有通過加賽的第四場比賽。
人類的比賽結束了,接下來看屎殼郎的表現。[百家號-法蘭西is培根-未經授權請勿轉載其他平臺]
太陽和月亮下的屎殼郎
走直線是你和屎殼郎的最佳選擇,你沿著一條直線走,路程最短,最省力氣。屎殼郎沿著一條直線推糞球,能最快地離開糞源地,不再回來。如果它前進的方向走偏了,把糞球重新推回糞源地的話,其他夥伴會停止手邊正在滾的糞球,來搶它已經滾圓的糞球。
沿著一條直線走,是屎殼郎保住勞動果實的最佳策略。在陽光下的森林裡,屎殼郎離開糞源地,倒立著用後腿推球,雖然是倒行,它一直保持著走直線,上坡下坡都沒有改變方向。滾動中的糞球突然撞到了一個樹樁,偏離了路線。屎殼郎停下了腳步,跳上糞球,衝著太陽跳了一會兒舞,然後重新開始推糞球,這時糞球回到了原來的方向,繼續走直線。屎殼郎通過了第一場比賽。
第二場比賽在陰天的森林裡,失去太陽指導的屎殼郎跟你一樣,走不了直線。
當太陽下山,月亮初升時,屎殼郎遇到障礙後,還能恢復原方向,繼續走直線,它通過了第三場比賽。
3場比賽過後,你和屎殼郎戰成平手。不過,你倆的定位方式有點兒不同,你是根據太陽和月亮在天空中的位置來確定自己所在的方向,而屎殼郎是根據太陽和月亮在天空中的偏振光線確定方向,它能看見你看不見的偏振光。
當陽光和月光穿過大氣層,經過水汽和空中微粒的折射,會在天空中形成一種圍繞著天體發散的紋路,叫做天體偏振光。簡單地說,自然光在各個方向上均勻傳播,而偏振光,在各個方向上傳播振幅不一樣,有的方向強有的方向弱。天體偏振光可以看出光線在不同傳播方向上有明有暗的區別。
當屎殼郎跳上糞球時,仰頭尋找太陽,它在糞球上旋轉幾個舞步,調整自己跟太陽偏振光的角度,對準角度後,就能繼續按照原方向推動糞球了。雖然月亮的光線比太陽暗淡了百萬倍之多,但贊比西亞屎殼郎(Scarabaeus zambesianus)也能看見月亮偏振光,根據月光調節方向。
為什麼說屎殼郎是根據偏振光而不是天體位置確定位置的?瑞典隆德大學團隊做了一個實驗,在月光下,給贊比西亞屎殼郎帶上一幅濾光眼鏡,用濾光片改變月亮偏振光的方向。上圖黑點處是給屎殼郎帶濾光片的時候,接下來的路程裡屎殼郎改變了行走的方向,往右偏離70度。當把濾光片取下來後,屎殼郎重新回到正確方向上行走。
現在到了加試的第4場比賽,在沒有月亮只有星光的沙漠裡走直線。太陽和月亮是明亮的單一天體,屎殼郎能夠區分出天體偏振光。在漫天繁星的天空中,群星閃爍,光線彼此交映,單一天體偏振光指路失去了作用。屎殼郎失去了天體偏振光的指引會迷路吧?--並沒有,它還能走直線,接下來看它的第4場加賽。
星光下的屎殼郎
屎殼郎族群裡,有些隊伍在白天活動,比如贊比西亞屎殼郎喜歡在白天和初月上升時分活動。族群裡還有另外一些隊伍是夜行俠,比如薩提洛斯屎殼郎(S.satyrus)。
團隊給夜行屎殼郎設計了一個圓形場地,把屎殼郎放在圓圈的中心,記錄它在沒有月亮只有星光的情況下走出場地的時間。如果它只走直線的話,很快就能走出場地,如果繞路的話,很久都走不出來。
有月亮時,屎殼郎徑直走出了場地。左圖是沒有月亮,只有星光時,它的路走得沒有那麼筆直,多花一點兒時間走出場地。團隊給屎殼郎戴上一頂紙帽子,擋住了它仰望星空的視線,只能看到腳底的屎殼郎迷路了,繞了很多路才憑運氣走出場地。中間的圖是星空被遮蓋後的屎殼郎路徑圖。
為什麼屎殼郎能在星光下辨認方向,難道它能看懂星座,觀星辨位?團隊把夜行的屎殼郎帶到南非的約翰尼斯堡天文館看星空。天文館圓頂的天花板上,有4000顆恆星和銀河系。屎殼郎在5種情況下參加測試,1、有4000顆恆星和銀河系的完整星空;2、只有銀河系;3、去除18顆最亮的恆星,只留其他暗淡的恆星;4、只有18顆最亮的恆星;5、完全黑暗。
左圖是野外測試結果,右圖是天文館內測試結果。完整星空下,屎殼郎在天文館內的表現和野外一樣好。只有銀河時,它需要多一點兒的時間走出場地。只有4000顆暗淡星光時,走出場地的時間會更多一點兒。如果只有18顆恆星的話,它的表現很糟糕。
天文館測試證明了屎殼郎看不懂星座,它看懂的是漫天星光。在漫天繁星,或者明亮銀河的指引下,它能找到正確的方向。
屎殼郎能看懂銀河和繁星星光的實驗研究,獲得了2013年的搞笑諾貝爾獎。帶屎殼郎去天文館看星星,雖然行為很搞笑,但是意義重大,這是第一次證明了昆蟲能用星空定位。
除了能看見太陽月亮的偏振光外,還能看懂星光的屎殼郎,在跟人類比賽的第4場加賽中勝出。
推糞球只走直線的屎殼郎,願星辰照亮你前進的方向,一路順風。