飞蛾为何扑火？真正原因可能只有飞蛾自己知道

事实上，趋光（ phototaxis ）才是昆虫界的一个常见特性。

这对于它们寻找食物、与异性交配和搜寻产卵场所等活动，都有着一定的指导意义。

当然，昆虫的趋光行为也常常被人类利用。

一些光源性的诱虫器，很多都有针对昆虫的趋光行为。

户外诱虫灯

但是，昆虫趋光行为背后的意义，可比想象中要复杂一些。

以飞蛾为例，人类到现在都还搞懂它们为什么会扑火。

很多昆虫都是夜行的，因为它们的天敌鸟类大多是白天干活的。

它们选择晚上活跃，就可以避免那些早起的鸟儿了。

那么，既然选择了晚上行动，它们为什么还要拼死地扑向光源？

想必大家都知道一个标准答案，内容大概是这样的。

漆黑的夜里，它们需要依靠微弱的大自然光源来导航。

在人类出现之前，夜晚最主要的光来基本上都来自于天上的月亮和星星。

为了保证航线的稳定，他们会寻找一个远方的光源做参照物。

而那些会发光的天体，就像一个罗盘，指引着它们飞行。

昆虫的复眼

确实，夜行性昆虫的夜视能力是很强大的。

复眼是昆虫的主要视觉器官，一般由许多独立的小眼组成。

昼行性昆虫的复眼主要为并列型象眼，每个小眼的光感受器仅接收入射到该小眼的光线。

并列型象眼和重叠型象眼示意图

而夜行性昆虫则不同，主要为重叠型象眼。

由于拥有强大的折射率径向梯度，这种晶状体可以让入射到数百个小眼上的光线，聚集到视网膜上的单个光感受器。

这使夜行性昆虫的夜视能力得到了大幅的提升。

拿我们今天的主角扑棱蛾子来说，只要有一丝微光它们就能捕抓到，以摸清自己的航线。

从这里可以看来，昆虫的趋光性是有着其进化意义的，已成为一种本能。

只是后来人造光源的出现，使飞蛾发生了混乱，纷纷扑火寻死。

“光定向行为假说”

那么将问题反过来，既然飞蛾会扑火，为什么在晚上它们不会齐刷刷地飞向月亮？

如果大家曾观察过飞蛾扑火，应该能注意到它们的一个飞行特点。

飞蛾并非全都笔直地撞向光源，而是绕着圈螺旋式地向光源靠近。

于是，我们可以得到的飞蛾扑火轨道，就成了一个个螺旋。

所以更准确的说，飞蛾并非扑火而是绕火。

飞蛾的飞行轨道

其实飞蛾以天体作为参考点，是一种横向导航定位。

因为挂在天边的星星和月亮，都是一种极远的光源。

所以这些光到达地球后，就已经可以看作是互相平行的光线了。

以月亮发出的平行光线为参考物，飞蛾的飞行路线是一条直线

而飞蛾的正常飞行，正是以这些互相平行的光线作参照的。

它们只需要与入射光线按固定的夹角飞行，就能保证航线是一直向前的。

光线是从一点呈发射状

以街边的路灯为例，并想象有一只飞蛾刚好从较远处看到这一光源。

它就会试图以与光线呈45°的夹角飞行。

等角螺旋。

人造光源下的飞蛾路线

在坐标系中，等角螺线的螺线和射线之间的夹角就始终是一个固定值。

早在公元1638年，著名数学家笛卡尔就首先描述了等角螺旋线以及给出了它的解析式。

因为方程中出现了指数函数，所以等角螺旋线也被叫作对数螺旋线。

而在同一个时代，雅各布·伯努利则更是对等角螺旋痴迷。

对于这一特性，伯努利感到惊奇。

他甚至还将等角螺旋线刻在自己的墓碑上，并留下这样的墓志铭。

“Eadem mutata resurgo.”，意为“纵然改变，依旧故我”。

雅各布·伯努利的墓志铭，但比较可惜的是对数学一窍不通的工匠把下面的对角螺旋刻成了阿基米德螺旋

除了飞蛾扑火的轨道之外，还存在着许多类似于等角螺旋的自然现象。

自然界最常见的等角螺旋，当属各种螺旋状的贝壳。

而鹦鹉螺这种古老的生物，早就与等角螺旋线签订了契约。

剖开鹦鹉螺壳，我们就能看到一个等角螺旋。

因为等角螺旋的自相似性，这便能满足贝壳内的软组织以固定的形状缓慢成长了。

1868年出版的图书中绘制的鹦鹉螺图像

另外，植物们的生长也同样受到等角螺旋的影响。

例如在菊花、向日葵、车前草的花、种子和叶片的排列结构上都能发现等角螺旋的影子。

所以说，飞蛾扑火与大自然偏爱等角螺旋也总是让人津津乐道。

宝塔花菜中的等角螺旋

不过，说到这里飞蛾的扑火之旅还未算真正结束。

回到飞蛾身上。确实，早在上世纪就科学家就记录到，有月亮的情况下，蛾总是沿着直线飞行的。但若月亮被遮住，它们的飞行轨迹就会发生改变。

例如，灯在距离地面0.6米高时，蛾在3米内才会被吸引。

但若同一盏灯放在9米高处，蛾在15到17米外就会被吸引。

因为在这个视角看上去，灯的大小看上去与月亮的大小才是一样的。

昆虫对特定波长的单一光源就有很强的趋性。

这个实验结果，与前面的“光定位假说”是相悖的。

昆虫趋光是因为误把光源当作求偶对象了。

日落后，雄虫会开始寻找释放性信息素的雌性。

法布尔

而与此同时，人造光源就刚好发出这一特定波长，且是强度更大的光。

应激反应。

在这种节律调解下，它们在白天会进入静息状态，因而对光并不敏感。

因为除了绕灯盘旋意外，一些昆虫扑灯动作会更为强烈。

而飞蛾的噩运，则是在40万年前人类学会用火开始的。

然而这么多年来，飞蛾还未学会如何避开人造光源。

方舟子.飞蛾为什么扑火.中国青年报.2009

Maxwellsdemon.螺线：那些风情万种的故事.果壳网.2011

桑文，朱智慧，雷朝亮.昆虫屈光行为的光胁迫假说[J].应用昆虫学报.2016

程文杰.郑霞林,王 攀,雷朝亮,王小平.昆虫趋光的性别差异及其影响因素[J].应用生态学报.2011

沈颖,尉吉乾,莫建初,王道泽,张莉丽.昆虫趋光行为研究进展[J].河南科技学院学报.2012返回搜狐，查看更多