为什么蜣螂把粪球倒着推的时候能在黑暗中走直线?

蜣螂为什么会直走?

蜣螂沿着直线推动粪球,可以最快的速度离开粪源,再也不回来。如果它走错了方向,把粪球推回了粪源,其他伙伴就会停下手边滚动的粪球,过来打它,把已经滚圆的粪球拿走。

直线行走是蜣螂保住劳动果实的最佳策略。烈日下的森林里,屎壳郎离开粪源,用后腿倒立推着球。虽然它是倒立的,但它一直走直线,上坡下坡都不改变方向。滚动的粪球突然撞到一个树桩上,偏离了路线。

蜣螂停下来,跳上粪球,对着太阳跳了一会儿舞。古埃及人认为蜣螂在迷路的时候是在寻求太阳神的指引,而太阳神总是很关心它,每次都给它指出正确的方向。受太阳神庇佑的蜣螂在古埃及有个名字叫圣甲虫,它推粪球的行为象征着行星在天空中的运动。

受太阳指引的蜣螂又开始推粪球了。这时,粪球又回到了原来的方向,继续走直线。

当太阳下山,月亮升起时,蜣螂在遇到障碍物后跳上粪球,对着月亮起舞,然后返回原来的方向,继续直线行走。不仅是太阳神,月神也为它指明了正确的方向。

你可以在阳光和月光下走直线。你根据天上太阳和月亮的位置来确定你的方向,而蜣螂根据天上太阳和月亮的偏振光来确定你的方向。受到日月青睐的屎壳郎,能看到你看不到的偏振光。

当太阳光和月光穿过大气层,被水汽和空气中的粒子折射后,天空中就会形成围绕天体发散的图案,这种图案被称为天体偏振光。简单来说,自然光在各个方向的传播都是均匀的,而偏振光在各个方向的传播幅度是不同的,有强有弱。天体偏振光可以看出,在不同的传播方向上存在明暗差异。

当蜣螂跳上粪球时,他抬头寻找太阳。他在粪球上旋转了几个舞步,借助太阳的偏振光调整自己的角度,瞄准角度后,就可以继续按原来的方向推粪球。虽然月亮的光线比太阳暗一百万倍,但蜣螂(Scarabaeus zambesianus)也能看到月亮的偏振光,并根据月光调整方向。

为什么蜣螂是根据偏振光而不是天球位置来确定自己的位置?瑞典隆德大学的团队做了一个实验。在月光下,赞比西亚蜣螂被给了一副滤光眼镜,月亮的偏振光方向被滤光器改变了。上图中的黑点是给蜣螂装上滤镜的时候。在接下来的旅程中,蜣螂改变了行走方向,向右偏离了70度。当过滤器被移除时,蜣螂会向正确的方向走回去。

太阳和月亮是明亮的单天体,蜣螂可以分辨天体偏振光。在布满星星的天空中,星星闪烁,光线相互反射,单个天体的偏振光失去了作用。没有天体偏振光的指引,蜣螂会迷路吗?不,它可以走直线。

星光下的蜣螂

在蜣螂的族群中,有些队伍是在白天活动的。例如,赞比西亚蜣螂喜欢在白天和第一个月初活动。族群里还有其他队伍,比如S.satyrus。

该团队为蜣螂的夜间旅行设计了一个圆形场地,将蜣螂放在圆圈的中心,并记录它在没有月亮只有星光的情况下走出场地的时间。如果它只走直线,很快就走出场地,如果绕路,很久也走不出来。

有月亮的时候,屎壳郎直接从地里走出来。左图是在没有月亮只有星光的时候,它的路径没有那么直,所以出场地要多花一点时间。团队给屎壳郎戴上了纸帽子,挡住了他仰望星空的视线。只有脚下的屎壳郎迷路了,走了很多弯路才侥幸走出会场。中图是星空被遮住后的蜣螂路线图。

为什么蜣螂能在星光下辨别方向?它能通过观察星星来阅读星座和识别位置吗?团队带着夜行的屎壳郎去约翰内斯堡天文馆看星空。在天文馆穹顶的天花板上,有4000颗星星和银河。蜣螂分五种情况参与测试,1,有4000颗星星,银河系完整星空;2.只有银河;3.去掉18颗最亮的星,只留下其他暗淡的星;4.最亮的星星只有18颗;5、全黑。

左图为实地测试结果,右图为天文馆内测试结果。在完整的星空下,蜣螂在天文馆的表现和在野外一样好。只有银河系的时候,需要多一点时间才能出场。当只有4000颗昏暗的星星时,就有多一点的时间走出会场。如果只有18颗星,那它的表现就很糟糕了。

天文馆测试证明屎壳郎看不懂星座,只能看星星。在布满星星的天空或明亮的银河的指引下,它可以找到正确的方向。

蜣螂因对了解银河系和恒星的实验研究获得2013年度搞笑诺贝尔奖。带蜣螂去天文馆看星星很搞笑,但意义重大。这是第一次通过星星来定位昆虫。

蜣螂只推着粪球走直线,可以被太阳、月亮、星星照亮。