本文发表在《大众科学》之前的博客网络中,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点
许多成年昆虫通过跳跃来移动,但对于大多数昆虫幼虫来说,它们坚硬的外壳使得跳跃几乎不可能。不过,也有一些值得注意的例外,例如墨西哥跳豆蛾(Cydia deshaisiana)的幼虫,它们在Sebastiania植物的种子内跳跃;以及来自南非的Emporia melanobasis蛾的幼虫,它们在俗称墨西哥跳跃树的寄主树的种子内跳跃。现在,我们又增加了一个例子,研究人员描述了来自越南的Calindoea trifascialis毛毛虫的一种新的跳跃行为。
“有一天,在越南国家公园,我们收集了许多树叶上的毛毛虫,并将它们放在我床下的塑料容器里过夜,以便早上研究,”来自加拿大皇家安大略博物馆自然历史部的金·汉弗莱斯说,他与多伦多大学的克里斯托弗·达林一起发现了这种行为。“我整夜都发着烧,昏昏沉沉。大老鼠整夜都在吵闹着围攻我们。早上,我告诉达林博士,我太累了,吃不下早餐,我想在床上多躺几个小时,恢复体力。他走了3公里到附近的一个小镇去吃早餐。”
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汉弗莱斯还在床上躺着,又听到床下传来声音。“我想,‘哦,不,即使在白天,老鼠还在闹腾。’于是我看了看床底下,……没有老鼠。噪音是从塑料容器里传来的!于是我打开盖子,不敢相信自己的眼睛。我拿起几只跳跃的毛毛虫,忘记了自己生病,以我跑过的最快的速度跑了3公里去给达林博士看。”
在其生命早期阶段,C. trifascialis毛毛虫会用东南亚龙脑香树的树叶建造一个帐篷,并将其固定在植物上。毛毛虫以帐篷为庇护所,花三周时间增肥,为进入成年期做准备。当毛毛虫准备蜕变时,它会把自己卷在一片新的叶子里,从寄主植物上脱落,然后滚落到地上,寻找一个安全的地方建造茧并在里面发育。
在地面上,毛毛虫有被蚂蚁和寄生蜂吃掉的严重风险,因此它需要尽快找到一个安全的地方。有点像你在睡袋或美人鱼服装里移动的方式,它会反复向上和向后推身体的前部,以足够的力量撞击叶卷的顶部,使其同时向上和向后抬起。如果叶卷升空,毛毛虫每次跳跃都会在地面上向后移动约0.75厘米。有时,举起的高度不足以实现一次适当的跳跃,但它总是会使叶卷向后移动。
汉弗莱斯说:“没有其他昆虫使用这种方法跳跃,”他在今天的《生物学快报》上描述了这种行为。“没有其他昆虫幼虫在它自己制作的庇护所中跳跃,据我所知,也没有其他昆虫幼虫像它这样使用定向方法跳跃。因此,在我看来,有很多有趣的问题需要提出和调查。”
这是一个在透明卷中的例子,所以你可以看到它的向后移动
汉弗莱斯调查的第一件事是,为什么毛毛虫会冒险从龙脑香树的安全环境中移动到地面上,那里的捕食事件发生率要高得多。他发现,如果毛毛虫留在地面上,实际上比它在茧中长期附着在植物上更有可能存活下来,因为在茧中,它很可能会因阳光照射而干燥死亡。
接下来,他想弄清楚毛毛虫一旦到达地面,是如何知道去哪里的——因为它们在叶卷外什么也看不见。“但它们有微小的眼睛,肯定能探测到最亮的光线的方向——太阳,”他说。“它们面向太阳,腹部或后部先跳。”但这并不意味着它们一定朝着阴凉的安全处前进。它们很容易朝着一大片阳光照射的地方前进,那会将它们烤焦。那么,为什么要冒险呢?
汉弗莱斯认为,C. trifascialis毛毛虫使用阳光作为指南针来确定方向,这样它就可以主要沿直线移动。而这可能是找到一个凉爽阴凉的地方让蛹发育成成虫的最有效策略。
“想象一下,你迷失在森林里,水快喝光了。你知道某个地方有通往安全的道路。但是你看不见路在哪里,因为有太多的树木。你没有地图,但你有一个指南针,”他说。“为了获得安全,你应该只是四处游荡,希望偶然发现一条路吗?你应该使用指南针,径直朝任何方向走吗?或者你应该做一些介于两者之间的事:稍微随机一点,稍微直一点?这有点像昆虫必须面对的困境。但是没有地图的指南针有用吗?答案似乎是肯定的。”
今年早些时候,由瑞典隆德大学的玛丽·达克领导的一个团队报告了另一种昆虫在黑暗中需要确定移动方向的类似策略。在没有月亮的夜晚,非洲滚粪甲虫(Scarabaeus satyrus)会利用银河系的光线来确定方向。事实证明,星光作为指南针的效果不如月光,但它仍然使甲虫和它们的粪便到达它们需要去的地方的速度比没有任何光时快三倍以上。
第一个视频由克里斯·达林拍摄,第二个视频由金·汉弗莱斯拍摄。
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