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当蜣螂沿着地面滚动粪球时,它会周期性地停下来,爬到球上跳一支小舞。为什么?它可能是在确定方位。一系列实验发表在1月18日出版的《PLoS ONE》杂志上,结果表明,当甲虫偏离路线或遇到障碍物时,它们更有可能跳舞。直到现在,还没有人知道跳摇摆舞的蜣螂在做什么。
瑞典隆德大学的艾米丽·贝尔德和她的同事研究大脑微小的动物(如蜜蜂和甲虫)如何执行复杂的脑力任务,例如在世界中导航。蜣螂引起了贝尔德的兴趣,因为它能够沿着完美的直线滚动粪球,即使它用后腿推球,头部指向地面,方向相反。如果这只六条腿的西西弗斯看不到要去哪里,它是如何保持在航线上的呢?
时不时地,蜣螂会停止滚动,爬到球上旋转。贝尔德注意到,在实验室里,蜣螂在平坦的表面上滚动时,跳舞的频率不如在野外高,野外的地形崎岖不平,岩石和草丛经常阻碍甲虫的道路。她猜测,通过爬到比自身高四五倍的粪球上,甲虫可以获得一个相当好的有利位置,从中纠正任何导航错误。但这只是一种直觉——她需要证据。
在南非的一个农场,贝尔德收集了成年Kheper nigroaeneus(一种“滚动”的蜣螂),并将它们放入装有土壤和新鲜牛粪的塑料盆中。一旦甲虫把粪便滚成球,贝尔德就把它们转移到平坦的地形上,并在它们的路径上放置了一个塑料管。一扇轻便的门从管子的一端垂下来,就像一个小猫门。有时,当甲虫把球推过管子时,贝尔德允许门自由摆动;有时,贝尔德固定住门,使甲虫无法通过。在第一个实验中,所有22只甲虫在遇到锁着的门时都爬上球并旋转,而只有一只甲虫在门打开时跳舞。在一个类似的测试中,贝尔德在甲虫的路径上用不同高度的管子制造了一个小的落差。50%从一个管子掉到另一个管子的甲虫在它们的粪球上跳舞,而只有8%的未受阻碍的甲虫跳舞。贝尔德认为,遇到障碍物会触发甲虫观察周围环境,并再次确认它们是否仍在沿直线远离粪堆。
为了测试甲虫是否会在感觉到自己偏离航线但没有遇到障碍物时跳舞,贝尔德用半圆形管改变了甲虫滚动的方向。在21只发现自己偏离轨道的甲虫中,有17只停下来在它们的粪球上跳舞。在贝尔德放任不管的21只甲虫中,只有两只跳舞了。
在两个特别能说明问题的实验中,贝尔德等待甲虫进入塑料管,然后迅速将管子翻转180度,使甲虫朝着与它们进入管子的方向相反的方向移动。在40只甲虫中,有19只在换向后跳舞,其中19只中的18只开始朝着原来的方向推动它们的粪球,纠正了翻转。尽管如此,贝尔德还没有弄清楚跳舞究竟是如何帮助蜣螂保持航向的。她的最后一个实验提供了一个线索:粪球的顶部可能是甲虫检查其相对于太阳位置的进度的最佳地点。贝尔德用一块木板遮挡阳光,并用镜子将阳光反射到甲虫身上,以模拟太阳位置移动180度。在受到镜子错觉影响的32只甲虫中,有19只跳舞,其中19只中的15只开始朝相反的方向滚动。
根据之前的研究,贝尔德知道蜣螂可以看到偏振光,而且当她在甲虫头上戴上小帽子以阻挡它们对天空的视线时,它们会变得非常迷失方向。她认为甲虫依靠天空中的视觉线索来保持直线前进,当它们爬上粪球时,它们会拍摄天空的“快照”,并将它们所看到的与存储在记忆中的快照进行比较。“如果你想保持直线,你真的不能使用附近的 landmarks,因为即使你稍微移动一下,它们似乎也会发生巨大的变化,”贝尔德说。“你需要一个非常遥远且极其可靠的线索。太阳的位置和偏振模式是天空的罗盘线索。即使在阴天,你仍然可以使用偏振模式作为罗盘线索。”
贝尔德将在两周后返回南非,研究野外的蜣螂。这一次,她不想把甲虫限制在实验室里,而是想看看甲虫在户外滚动多远才会停下来跳舞。她对甲虫在平地上持续滚动多久特别感兴趣。贝尔德计划使用当地的网球场,而不是建造一个昂贵的、没有鹅卵石和草地的户外竞技场。