新解
如果你身在野外 ， 没有GPS、地图或指南针 ， 你会如何判断方位？对于习惯于使用工具的人类而言 ， 根据大自然的线索认路是一件困难的事情 。 许多动物在这一点上完胜人类 ， 包括头朝下倒退着推粪球的屎壳郎 。 近日 ， 《昆虫学年鉴》上发表的一篇论文综合论述了蜣螂（俗称屎壳郎）如何借助日光、风向、银河和月亮偏振光判断方位 ， 以便高效将粪球滚走 。
该研究由来自瑞典和南非的科学家合作完成 。 研究第一作者、瑞典隆德大学生物学家玛利·达克长期研究屎壳郎导航问题 ， 曾因此获得2013年搞笑诺贝尔奖生物学和天文学奖项 。
“参照太阳方位推动粪球”不是埃及传说
全世界已知的蜣螂大约有8000多种 ， 大部分蜣螂会挖地道将粪便运走 ， 只有约600种蜣螂有滚粪球的习性 。 它们把粪球当作食物或求偶的礼物 ， 雌性也会将卵产在粪球中 ， 确保后代一出生就能吃上新鲜的粪 。
因为同类之间经常发生抢劫事件 ， 快速把粪球推到安全的地方很重要 。 “在南非 ， 屎壳郎简直能让大象粪便活起来 ， 一个粪堆里就能有成百上千只屎壳郎 ， 而且它们还会互相冲撞 ， 试图抢走粪球 。 ”研究共同作者、隆德大学神经行为学家埃里克·沃伦特说 ， “所以它们一定不希望绕了一圈又回到闹哄哄的粪堆去 。 它们会朝着任意方向沿直线走 ， 尽快离开现场 。 ”这段路程的时间相对固定 ， 大约是6分钟 。
走直线其实比我们想象的要困难 。 2009年的一项研究曾经让人类在德国的森林中和撒哈拉沙漠里行走 ， 发现在看不到太阳的时候 ， 人们就会原地绕圈 。 如果蒙上眼睛 ， 人们甚至会围绕一个直径20米左右的圈子打转 。 在其它动物身上也能观察到相似现象 ， 这是因为步态不对称等原因导致的 。 那么 ， 蜣螂是怎么走直线的呢？
屎壳郎在古埃及被称为圣甲虫 。 古埃及人相信 ， 太阳被屎壳郎推动着滚过天空 ， 便有了日升日落 。 赫拉波罗还提出 ， 屎壳郎会参照太阳方位将粪球从西推向东 。 但直到2003年 ， 科学研究才证实了这个结论 。
【指南针|没有GPS、地图或指南针 屎壳郎推粪球时靠什么导航】达克和南非金山大学的研究者们研究了5种蜣螂 ， 发现它们在自然环境下通常朝着太阳的方向滚粪球 。 而如果他们用镜子反射太阳 ， 同时遮挡真正的太阳 ， 实验场地中的蜣螂就会朝着镜中太阳的方向跑 。 还有研究使用LED作为“人造太阳” ， 也得出了相似的结论 。
最新研究发现 ， 如果用纸板做一顶宽边太阳帽 ， 戴在蜣螂头上遮挡光线 ， 它们的路线就会变得弯弯曲曲 。
可借助风向和夜间天象判断方向
如果在中午 ， 太阳处于高点 ， 蜣螂要怎么判断方位呢？2019年的一项研究发现 ， 南非的一种蜣螂可以根据风向判断方位 。 这种蜣螂生活在卡拉哈里沙漠 ， 这里每到正午就会刮起强风 ， 这是因为上午太阳将地面烤热后热空气上升导致的 。 达克推测它们可能利用触角感知风向 。
实验表明 ， 如果将两台桌面风扇面对面放置 ， 开启其中一台 ， 实验场地上的蜣螂就会选定一个方向滚粪球 。 而如果中途关掉这台风扇 ， 开启对面的风扇 ， 蜣螂就会掉头朝反方向走去 。 换言之 ， 它们并不在意风具体朝哪个方向吹 ， 而是只将风向作为判断方向的参考 ， 并且假定风向短时间内不会发生改变 。 而且一旦过了正午 ， 太阳不再处在正上方 ， 它们就会无视风向 ， 重新将太阳作为主要的参考线索 。
除了借助阳光和风向判断方位 ， 蜣螂还掌握着更酷炫的技能：夜观天象 。 研究团队在南非约翰内斯堡的天文馆 ， 利用模拟星空观察蜣螂的行为 ， 证实银河的方向能够影响蜣螂的行走路径 。
蜣螂还是第一个被发现使用月亮偏振光导航的动物 。 在遇到大气层中的微粒时 ， 太阳光或月光会发生散射 ， 产生偏振光 ， 也就是光的波动方向一致 ， 这会在天空中形成一种固定的、类似指南针的纹样 。 此前科学家已知蜜蜂、蚂蚁等昆虫会利用太阳偏振光导航 ， 而月光偏振光的亮度只有太阳光的百万分之一 。
达克等人注意到 ， 一种夜行性的蜣螂只有在月明之夜才能走直线 。 为了确认蜣螂确实使用月亮偏振光进行导航 ， 他们使用一块板子遮挡 ， 让蜣螂无法直接看到月亮 ， 并使用偏光镜将月光扭转90度 。 蜣螂一个急转弯 ， 验证了研究者的猜想 。
其他研究还表明 ， 蜣螂不会依靠地面上其他物体判断方位 。 研究共同作者、瑞典斯德哥尔摩大学的埃米利·贝尔德说 ， 这可能是因为蜣螂没有固定的巢穴 ， 而是不断从一个粪堆流浪到另一个粪堆 ， 记住地面环境对它们来说没什么帮助 。
研究者们希望最终能够理解蜣螂导航的神经机制 。 他们正在把蜣螂和借助地面环境线索导航的金龟子进行对比 ， 并试图理解蜣螂导航过程中的神经电活动 ， 这需要为它们佩戴一个迷你“脑电帽” 。 他们还发现 ， 在搓好粪球之后蜣螂不会马上出发 ， 而是会爬上粪球停留数秒钟 ， 四处张望 。 他们推测这个行为可能是为了快速掌握环境线索 。 （编译戚译引 据环球科学）
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