最早圍坐在篝火旁的人類可能觀察到了一種奇怪的動物行為，這種行為至今仍困擾著人們。他們會看到昆蟲從夜色中出現，並開始無休止地圍繞人造光源盤旋，有時會導致致命的後果。
專家和非專業觀察者都提出了各種各樣的理由來試圖解釋這種行為，但沒有一種描述提供了確鑿的證據。現在，本週發表在《自然·通訊》雜誌上的研究可能終於解開了這個謎團：人造光混淆了昆蟲對地平線的定位能力，擾亂了它們對上下方向的感知，導致它們困惑地繞圈飛行。
“許多動物背對光線來確定自己在空間中的方向，並弄清什麼是向上和向下，”該研究的共同主要作者、倫敦帝國學院昆蟲學博士後研究員塞繆爾·費邊說。“我們在這裡提出的只是將這種行為與昆蟲的一種行為聯絡起來，這種行為直到現在還被認為是一個謎。”
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多年來，科學家們提出了許多假設來解釋為什麼光本質上充當了昆蟲在天黑後的陷阱，這些想法各不相同。一種觀點認為，夜間活動的昆蟲遵循本能飛向視野中最亮的地方，它們誤認為那是天空。另一種觀點認為，昆蟲試圖利用光發出的熱量來取暖。還有一種觀點認為，昆蟲可能是被人造光的眩光弄瞎了。
然而，最流行的理論是，昆蟲將燈光與月球或其他天體混淆了，它們通常利用這些天體進行導航。儘管一些昆蟲確實以這種方式導航，但新的發現表明，這種能力與解釋它們為何被人工光源吸引無關，該研究的共同主要作者、佛羅里達自然歷史博物館麥圭爾鱗翅目和生物多樣性中心博士後研究員亞什·桑迪說。
為了探究真正的原因，該團隊首先在倫敦帝國學院的昆蟲飛行競技場進行了一系列實驗。研究人員使用了八個配備運動捕捉技術的高速紅外攝像機來追蹤來自三種蛾和兩種蜻蜓的 30 只昆蟲。他們還放飛了來自六個不同昆蟲分類目的圈養昆蟲，包括果蠅和蜜蜂，這些昆蟲太小，無法使用運動捕捉技術，以確保不同的昆蟲都表現出相似的光反應。他們使用這些資料建立了模擬昆蟲在空間中三維飛行軌跡的模型。
更具挑戰性的研究部分發生在哥斯大黎加的叢林中。研究人員與哥斯大黎加蒙特維多國際教育交流委員會的共同作者帕勃羅·艾倫合作，將沉重的攝像機、燈光和三腳架搬到兩個野外地點，以收集野生昆蟲的行為資料。
費邊說，從定量和定性的角度來看，很快就明顯的是，現有的假設都無法解釋該團隊所看到的情況。“我們使用了相當先進的追蹤技術，但如果你只是觀看影片，你會看到昆蟲不斷地上下翻轉，背部朝向光源，”他說。
該團隊能夠證實，昆蟲並非徑直飛向光源，而是在繞著光源盤旋，同時傾斜身體，試圖將背部朝向光源。這種行為被稱為“背光反應”，通常有助於昆蟲保持與地平線正確對齊的不變飛行路徑。來自點光源的人工照明會導致它們在試圖背對它們誤認為是天空的光源時，以不規則的模式飛行。
“它們可能還使用了其他相互衝突的資訊來源來判斷哪個方向是上方；然而，光的方向似乎凌駕於其他線索之上並佔據主導地位，”費邊說。“視覺系統在說，‘不，你真的需要讓光線保持在你的背部上方。’”
研究人員還發現，當光線是漫射的並且來自頭頂而不是單個點光源時，實驗室和野外的昆蟲都能正常飛行。“這非常具體地表明，這不是一個光線吸引問題，而是一個方向定位問題，”桑迪說。
“當我讀到這篇論文時，我非常高興，因為它首次為一個長期存在的現象給出了令人滿意的答案，”蘇黎世大學的生態學家弗洛裡安·阿爾特瑪特說，他沒有參與這項研究。“從科學的角度來看，看到這實際上是一個相當簡單的解釋，顛覆了之前更復雜的解釋，也很有趣。”
哈佛大學的昆蟲學家阿瓦隆·歐文斯也沒有參與這項研究，她也同意“對人類可能已經觀察和思考了數千年的現象有了新的觀察結果，這令人興奮”。“透過利用高速攝像機技術的進步，作者們發現了一些完全未被描述的，坦率地說出乎意料的東西，”她說。
她補充說，在未來的研究中，她希望看到研究人員調查這種特殊的飛行反應在昆蟲物種中有多麼普遍。
事實上，在新的研究中，有兩個有趣的例外。與實驗室實驗中測試的所有其他物種不同，夾竹桃天蛾和果蠅在光照下正常飛行。然而，夾竹桃天蛾經常在野外使用光來吸引昆蟲的陷阱中被捕獲，因此某些物種可能會根據情況抑制或增強其定向行為，費邊說。“我們希望在未來的研究中剖析出其中一些例外情況。”
然而，對於大多數夜間飛行的昆蟲物種來說，這些發現只是重申了人造光對它們的生存不利這一事實。“昆蟲已經飛行了 3.7 億年，”費邊說。“只是在過去的 150 年裡，情況才對它們真正變得糟糕。”