（昆蟲(chóng)為什么不會(huì)因趨光性齊刷刷地奔向太陽(yáng)？）

　　我們對(duì)昆蟲(chóng)的趨光性有的時(shí)候是誤讀！

　　特別是飛蛾撲火，我們以為是昆蟲(chóng)喜歡追逐光明，其實(shí)這是數(shù)千年的誤解。

　　黑夜里，飛蛾不能看清四周的情況，在找不到合適參照物的情況下，如何不走冤枉路，多快好省的飛行呢？

　　其實(shí)億萬(wàn)年來(lái)，夜晚活動(dòng)的蛾子等昆蟲(chóng)都是靠月光和星光來(lái)導(dǎo)航。因?yàn)槭菢O遠(yuǎn)光源，光到了地面可以看成平行光，能作為參照來(lái)做直線飛行。如下圖所示，注意蛾子只要按照固定夾角飛行，就可以飛成直線，直飛才最節(jié)省力氣。角度稍微一調(diào)整，就可以直飛另一個(gè)目標(biāo)。

　　但自從該死的人類學(xué)會(huì)了使用火，這些人造光源因?yàn)楹芙?，光線成中心放射線狀，可憐的蛾子就開(kāi)始倒霉了。

　　蛾子還以為按照與光線的固定夾角飛行就是直線運(yùn)動(dòng)，結(jié)果越飛越坑爹，飛成了等角螺線，飛到火里去了，這種現(xiàn)象還被人類稱為昆蟲(chóng)的正趨光性。

　　蛾子說(shuō)：

　　趨你妹的光啊，傻瓜才瞪著光飛，不知道會(huì)亮瞎眼??？??！

　　我們完全被人類誤導(dǎo)了，億萬(wàn)年才演化出的精妙直線導(dǎo)航方法，被人類的光污染干擾失效了！

　　不用假慈悲的飛蛾撲火紗罩燈了！

　　(#‵′)凸，趕緊把這幺蛾子的燈關(guān)了吧！

　　有人問(wèn)：這是你自己想出來(lái)的吧？我還是堅(jiān)持蛾子是趨光的！

　　好吧，如果蛾子趨光，為什么不直線飛過(guò)去呢？為什么要飛成下面的螺線？趨光能解釋嗎？

　　從上面這個(gè)照片你還可以看出，蛾子走的并不是理想的等角螺線。

　　蛾子也發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了：

　　我飛飛飛

　　咦……不對(duì)??！

　　調(diào)正角度，飛飛飛……

　　我去！還不對(duì)，我這是在往哪飛?。?/p>

　　繼續(xù)調(diào)整角度……

　　我去……我去……我……我暈……

　　蛾子也想掙扎的飛出正確的路線，不斷的調(diào)整角度，奈何本能使然，最終還是向燈光飛去。

　　我們?nèi)祟愐彩?，例如你在原地旋轉(zhuǎn)很多圈，再讓你走直線試試。在平衡器官被干擾的情況下，你以為是直線，而在旁人看來(lái)更像喝醉了一樣?xùn)|倒西歪亂走。

　　這就是蛾子的處境。

　　白天的昆蟲(chóng)如何用太陽(yáng)來(lái)導(dǎo)航？

　　太陽(yáng)光進(jìn)入大氣時(shí)，被散射形成天空光。天空光是

　　偏振

　　光，昆蟲(chóng)綜合參考太陽(yáng)的方位和天空光的偏振來(lái)進(jìn)行導(dǎo)航，而不是被太陽(yáng)光吸引，所以不會(huì)飛向太陽(yáng)。

　　昆蟲(chóng)的復(fù)眼看到的天空和人類看到的天空是不一樣的。

　　圖片來(lái)源：

　　SunCompassIntegrationofSkylightCuesinMigratoryMonarchButterflies:Neuron

　　下面的視頻《

　　帝王蝶遷徙時(shí)集成太陽(yáng)羅盤(pán)與天空光實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航

　　》，科學(xué)家通過(guò)研究蝴蝶的腦，來(lái)研究帝王蝶是如何利用太陽(yáng)和天空光實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航，完成了上千公里的遷徙。

　　帝王蝶遷徙時(shí)集成太陽(yáng)羅盤(pán)與天空光實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航

　　古代維京人也利用天空光導(dǎo)航

　　在北歐

　　維京

　　海盜時(shí)代，維京人在沒(méi)有指南針的情況下，就利用太陽(yáng)石在北大西洋上導(dǎo)航。

　　太陽(yáng)石就是方解石，是碳酸鈣的晶體。

　　由于其特殊的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)把自然光分解為兩條偏振光。

　　天空光因?yàn)槭遣糠制窆?，所以旋轉(zhuǎn)方解石就會(huì)出現(xiàn)時(shí)亮?xí)r暗的效果。

　　在美劇《Vikings》第1季的前兩集里就有這樣的情節(jié)。

　　維京人在有陽(yáng)光時(shí)，就直接利用正午的太陽(yáng)確定方向。

　　陰天或大霧看不到太陽(yáng)，就用太陽(yáng)石找大概的方向。

　　舉起太陽(yáng)石旋轉(zhuǎn)會(huì)發(fā)現(xiàn)在不同方向上的亮度不同，即使在陰天也可以找到大體的方位。

　　維京人的導(dǎo)航方法居然和帝王蝶這些昆蟲(chóng)不謀而合，有趣！

　　維京海盜的新導(dǎo)航技術(shù)幫助他們?cè)诒贝笪餮笊线h(yuǎn)洋，并發(fā)現(xiàn)了冰島、格陵蘭島、成為最早抵達(dá)北美洲的歐洲人。

　　人類用指南針導(dǎo)航會(huì)不會(huì)出現(xiàn)蛾子的困境？

　　在南北磁極時(shí)也會(huì)出現(xiàn)蛾子的問(wèn)題。

　　例如，我們手里有指南針，不是往南走時(shí)才用得到，往任何方向都可以作為參照。

　　在大海上，你要去一個(gè)島，按照地圖上的標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)只要往東走就行了。

　　正常情況，我們根據(jù)指南針，按照與北方的右?jiàn)A角90度角航行，走直線就可以最快到達(dá)。

　　如下圖：在遠(yuǎn)離南北極的地區(qū)，可以認(rèn)為磁力線是平行的。

　　但如果在南極雪原上，在距離南磁極很近的地方，指南針總指向附近的磁極點(diǎn)，如果往東走，就是繞著南磁極走圓圈。

　　如下圖：在南極附近磁力線不能看成平行線，而是以南磁極為中心的放射狀。

　　如果往東南走，就會(huì)像蛾子一樣做等角螺線，繞很多圈后到達(dá)南磁極。

　　如下圖：與磁力線保持45度夾角，就不再是圓周運(yùn)動(dòng)，而是螺線運(yùn)動(dòng)。

　　這時(shí)候人們必須放棄指南針，改為參照地形、天空偏振光或其他參照物導(dǎo)航。

　　蛾子可沒(méi)有這么多選擇，只能等到燈都滅了，才可以恢復(fù)正常飛行。

　　燈總不能亮一晚上吧，我等！

　　啊哈！終于滅了，我飛飛飛……

　　我去，旁邊又亮了一個(gè)！

　　生物是何時(shí)進(jìn)化出天空光導(dǎo)航的？

　　大約5億年前，地球上開(kāi)始出現(xiàn)了有眼睛的生物，其中最有名的是寒武紀(jì)時(shí)代的

　　三葉蟲(chóng)

　　。

　　圖片來(lái)源：

　　harunyahya.com的頁(yè)面

　　在維基百科上的

　　三葉蟲(chóng)

　　詞條里

　　事實(shí)上約5.43億年前三葉蟲(chóng)是第一批進(jìn)化出真正的眼睛的動(dòng)物。有人認(rèn)為眼睛的出現(xiàn)是寒武紀(jì)生命大爆發(fā)的導(dǎo)致原因。

　　……

　　三葉蟲(chóng)的眼睛是由方解石組成的。純的方解石是透明的，有些三葉蟲(chóng)使用單晶的、透明的方解石來(lái)組成其每只眼睛的透鏡。

　　……

　　典型的三葉蟲(chóng)眼睛是復(fù)眼，每個(gè)透鏡都是一個(gè)拉長(zhǎng)的棱鏡。每只復(fù)眼內(nèi)的透鏡數(shù)不等，有些只有一個(gè)，有些可達(dá)上千。在這樣的復(fù)眼中其透鏡一般排列為六邊形。

　　三葉蟲(chóng)和北歐海盜一樣也有方解石，通過(guò)感受天空偏振光來(lái)辨認(rèn)方向，不同的是它直接安裝在眼睛上！后來(lái)的昆蟲(chóng)復(fù)眼則繼承了這種能夠探測(cè)偏振光的能力，除了昆蟲(chóng)，還有鳥(niǎo)類、魚(yú)類和兩棲動(dòng)物都可以利用偏振光。

　　蝙蝠則是已知第一種可以利用偏振光的哺乳動(dòng)物，蝙蝠利用黃昏時(shí)的偏振光來(lái)校準(zhǔn)體內(nèi)的地磁羅盤(pán)。

　　圖片來(lái)源：

　　BBCNews-Bats'flybypolarisedlight'

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)蝙蝠利用地磁羅盤(pán)進(jìn)行長(zhǎng)距離的導(dǎo)航，而天空光可以對(duì)地磁羅盤(pán)進(jìn)行校準(zhǔn)。到了黑暗的夜晚，借助超聲波和校準(zhǔn)的地磁羅盤(pán)，蝙蝠就可以準(zhǔn)確的返回自己棲息的山洞。

　　長(zhǎng)距離導(dǎo)航靠地磁和偏振天空光，近距離靠超聲波，蝙蝠完全沒(méi)有我們想象的那么“瞎”。

　　蜜蜂跳8字舞也是導(dǎo)航嗎？

　　蜜蜂發(fā)現(xiàn)新的花叢后，會(huì)回到蜂巢里靠跳8字舞（waggledance）來(lái)告訴同伴花叢在哪里。

　　如何告訴同伴方向和距離呢？

　　告知方向主要參照太陽(yáng)

　　A是出蜂巢直向太陽(yáng)飛

　　B是出蜂巢背向太陽(yáng)飛

　　C是出蜂巢和太陽(yáng)左邊夾角60度飛

　　告知距離靠圈數(shù)

　　有趣的是，8字舞跳的越快，圈數(shù)越多，代表花叢越近，可能這樣能吸引蜂巢里更多蜜蜂的注意吧。

　　跳的越慢，圈數(shù)越少，代表越遠(yuǎn)。

　　另外，推薦一篇臺(tái)灣高二學(xué)生寫(xiě)的獲獎(jiǎng)?wù)撐摹?/p>

　　複眼定位器

　　》，研究的就是用軟硬件來(lái)模擬蜜蜂復(fù)眼探測(cè)天空偏振光的實(shí)驗(yàn)，該成果榮獲“第50屆中小學(xué)科學(xué)展覽會(huì)”的高中組第三名。

　　把太陽(yáng)月亮作為導(dǎo)航并不意味始終都得遵循一個(gè)固定的夾角吧？

　　這也是好問(wèn)題。

　　導(dǎo)航在天，定目標(biāo)在自己。例如汽車(chē)上雖然裝了GPS導(dǎo)航，但如果路上出現(xiàn)危險(xiǎn)或擁堵，你還是要改變路線。

　　蛾子也知道，雖然用光導(dǎo)航，但如果需要只要把角度稍微一調(diào)整，就可以直飛另一個(gè)目標(biāo)。

　　為什么不往光源外飛？也可以與光線成鈍角?。?/b>