最早围坐在篝火旁的人类可能观察到了一种奇怪的动物行为，这种行为至今仍困扰着人们。他们会看到昆虫从夜色中出现，并开始无休止地围绕人造光源盘旋，有时会导致致命的后果。
专家和非专业观察者都提出了各种各样的理由来试图解释这种行为，但没有一种描述提供了确凿的证据。现在，本周发表在《自然·通讯》杂志上的研究可能终于解开了这个谜团：人造光混淆了昆虫对地平线的定位能力，扰乱了它们对上下方向的感知，导致它们困惑地绕圈飞行。
“许多动物背对光线来确定自己在空间中的方向，并弄清什么是向上和向下，”该研究的共同主要作者、伦敦帝国学院昆虫学博士后研究员塞缪尔·费边说。“我们在这里提出的只是将这种行为与昆虫的一种行为联系起来，这种行为直到现在还被认为是一个谜。”
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多年来，科学家们提出了许多假设来解释为什么光本质上充当了昆虫在天黑后的陷阱，这些想法各不相同。一种观点认为，夜间活动的昆虫遵循本能飞向视野中最亮的地方，它们误认为那是天空。另一种观点认为，昆虫试图利用光发出的热量来取暖。还有一种观点认为，昆虫可能是被人造光的眩光弄瞎了。
然而，最流行的理论是，昆虫将灯光与月球或其他天体混淆了，它们通常利用这些天体进行导航。尽管一些昆虫确实以这种方式导航，但新的发现表明，这种能力与解释它们为何被人工光源吸引无关，该研究的共同主要作者、佛罗里达自然历史博物馆麦圭尔鳞翅目和生物多样性中心博士后研究员亚什·桑迪说。
为了探究真正的原因，该团队首先在伦敦帝国学院的昆虫飞行竞技场进行了一系列实验。研究人员使用了八个配备运动捕捉技术的高速红外摄像机来追踪来自三种蛾和两种蜻蜓的 30 只昆虫。他们还放飞了来自六个不同昆虫分类目的圈养昆虫，包括果蝇和蜜蜂，这些昆虫太小，无法使用运动捕捉技术，以确保不同的昆虫都表现出相似的光反应。他们使用这些数据创建了模拟昆虫在空间中三维飞行轨迹的模型。
更具挑战性的研究部分发生在哥斯达黎加的丛林中。研究人员与哥斯达黎加蒙特维多国际教育交流委员会的共同作者帕勃罗·艾伦合作，将沉重的摄像机、灯光和三脚架搬到两个野外地点，以收集野生昆虫的行为数据。
费边说，从定量和定性的角度来看，很快就明显的是，现有的假设都无法解释该团队所看到的情况。“我们使用了相当先进的追踪技术，但如果你只是观看视频，你会看到昆虫不断地上下翻转，背部朝向光源，”他说。
该团队能够证实，昆虫并非径直飞向光源，而是在绕着光源盘旋，同时倾斜身体，试图将背部朝向光源。这种行为被称为“背光反应”，通常有助于昆虫保持与地平线正确对齐的不变飞行路径。来自点光源的人工照明会导致它们在试图背对它们误认为是天空的光源时，以不规则的模式飞行。
“它们可能还使用了其他相互冲突的信息来源来判断哪个方向是上方；然而，光的方向似乎凌驾于其他线索之上并占据主导地位，”费边说。“视觉系统在说，‘不，你真的需要让光线保持在你的背部上方。’”
研究人员还发现，当光线是漫射的并且来自头顶而不是单个点光源时，实验室和野外的昆虫都能正常飞行。“这非常具体地表明，这不是一个光线吸引问题，而是一个方向定位问题，”桑迪说。
“当我读到这篇论文时，我非常高兴，因为它首次为一个长期存在的现象给出了令人满意的答案，”苏黎世大学的生态学家弗洛里安·阿尔特玛特说，他没有参与这项研究。“从科学的角度来看，看到这实际上是一个相当简单的解释，颠覆了之前更复杂的解释，也很有趣。”
哈佛大学的昆虫学家阿瓦隆·欧文斯也没有参与这项研究，她也同意“对人类可能已经观察和思考了数千年的现象有了新的观察结果，这令人兴奋”。“通过利用高速摄像机技术的进步，作者们发现了一些完全未被描述的，坦率地说出乎意料的东西，”她说。
她补充说，在未来的研究中，她希望看到研究人员调查这种特殊的飞行反应在昆虫物种中有多么普遍。
事实上，在新的研究中，有两个有趣的例外。与实验室实验中测试的所有其他物种不同，夹竹桃天蛾和果蝇在光照下正常飞行。然而，夹竹桃天蛾经常在野外使用光来吸引昆虫的陷阱中被捕获，因此某些物种可能会根据情况抑制或增强其定向行为，费边说。“我们希望在未来的研究中剖析出其中一些例外情况。”
然而，对于大多数夜间飞行的昆虫物种来说，这些发现只是重申了人造光对它们的生存不利这一事实。“昆虫已经飞行了 3.7 亿年，”费边说。“只是在过去的 150 年里，情况才对它们真正变得糟糕。”