最早的书面描述可以追溯到公元一世纪的罗马帝国,但这种现象本身的存在时间可能要长得多,大约从人类开始使用火的时候开始。
然而,令人惊讶的是,昆虫在夜间寻找光的“原因”仍然没有得到解决。
尽管有许多有希望的假设,但它们都与昆虫的实际运动相矛盾。
例如,有一个著名的理论,“昆虫具有向光直线飞行的特性”,但当你观察昆虫的实际运动时,你会发现它们会向附近的光源“冲锋”。它们正交飞行,而不是直角飞行。
然而,英国伦敦帝国理工学院(ICL)进行的研究提出了昆虫聚集在灯光周围的真实机制。
昆虫不会被光吸引。
对于很多人来说,路灯和书桌下昆虫聚集的景象是熟悉的景象。
夏季安装在便利店屋檐下的灭虫装置,也是利用了昆虫喜光的特性。
然而,昆虫被光吸引的根本原因仍然是个谜。
迄今为止的研究提出了四个著名的理论(1)至(4)。
①最著名的理论是昆虫具有向光飞行的能力。
然而,如果我们仔细观察昆虫的运动,我们会发现它们不一定直接向光移动,而是经常绕着光转。
事实上,一篇阐明“为什么昆虫会被光吸引”这个悬而未决的问题的论文已经正式公布了! / 图片来源:Samuel T. Fabian 等人,《为什么飞行昆虫会在人造光下聚集》(2024 年)。
这项研究证实了这一事实,并表明昆虫不会“攻击”光源,如上图所示。
②许多人支持昆虫利用月亮作为指南针,但被人造光迷惑的理论,但这项研究也反驳了这一理论。
如果这个理论是正确的,那么昆虫必须在自身和光源之间保持恒定的位置关系,以保持行进方向,并且总是在身体的左侧或右侧面向光的情况下移动。
如果光源是指南针,则光线应始终仅位于身体的一侧/图片来源:Samuel T. Fabian 等人,《为什么飞行昆虫会聚集在人造光下》(2024 年)。
然而,在这项研究中,如上图所示,通过简单地切换光源的位置,昆虫就能够轻松地在身体的另一侧朝着光转。
这个结果表明,昆虫并不特别关心自己与光源之间的位置关系(左和右),表明它们不会将光源用作指南针。
此外,正如后面将要解释的,已经发现昆虫在光源上方飞行时会失速或掉头,但这些现象无法用“光源罗盘理论”来解释。
③关于昆虫会被光源的热辐射吸引的理论,已知昆虫对温暖的地方并不特别感兴趣。
④经常提倡“人造光源太亮,使适应夜间的昆虫感到困惑”的理论,但这并不能解释昆虫绕着光灵巧地转圈的运动。
为什么有这么多的理论却没有明确的答案?
伦敦帝国理工学院的研究人员认为,原因是缺乏运动学数据。
尽管每种理论都基于一定的期望,但还没有研究调查昆虫在光源附近的实时运动的变化。
因此,研究人员准备了高速摄像机和跟踪软件来跟踪昆虫的快速运动,并研究昆虫在接近人造光源时会发生什么。
三个令人惊讶的事实被揭露。
当光线从下方照射时,昆虫就会倒立并停止运动并坠落。
如果你冲进光里,就不需要翻身/图片来源:Yasuhiro Kawakatsu。
如上图所示,当受到来自下方的光线照射时,飞虫的背侧和腹侧翻转,背向光源,失速并坠毁。
飞行昆虫如何在人造光下聚集。《自然通讯》(2024)
上面的视频显示了一只真实的昆虫在坠落时背对着从下方照射的光线。
如果昆虫直接朝光飞去,它就不需要在光上方翻转,而是向下飞。
当光线从上方照射到它时,它会突然上升
如果你冲向光明,就无需转身/图片来源:Yasuhiro Kawakatsu。
而且,当昆虫经过光源下方时,它会背对光源并急剧上升。
飞行昆虫如何在人造光下聚集/图片来源:Samuel T. Fabian 等人,《为什么飞行昆虫在人造光下聚集》(2024 年)。
上面的视频显示,一只昆虫从右侧飞来,响应上方的光线而迅速上升。
实验中还看到很多昆虫在快速上升后就停滞并坠落。
当光从侧面照射时,它绕着光旋转。
如果你想攻击光,绕过它会是矛盾的/图片来源:Yasuhiro Kawakatsu。
此外,当光线从侧面照射到昆虫时,它看起来会围绕光源绕圈移动。
有趣的是,人们发现这些昆虫并不是对着光源“冲锋”,而是简单地背朝天飞行。
绕圈旋转/图片来源:Samuel T. Fabian 等人,《为什么飞虫会在人造光下聚集》(2024 年)。
上图显示了一只昆虫围绕垂直光源绕圈飞行。
这三个结果都是由于昆虫试图背对光源而引起的,这反过来又导致它们被光源吸引。
通过研究发现昆虫响应光源的三种新行为模式/图片来源:Samuel T. Fabian 等人,《为什么飞行昆虫会聚集在人造光下》(2024 年)。
上图总结了这三个发现。
研究人员在这里关注的是昆虫的一种称为“背光反射”的特性。
逆光反射是昆虫和鱼类中常见的一种姿势控制功能,是一种导致动物背对强光的反射行为。
对于相对较大的动物来说,上下的感觉是通过感知重力来识别的。
然而,对于小昆虫和鱼类来说,空气和水的粘度是一个不可忽视的问题,并且往往是阻碍它们正确感知重力的因素。
因此,小昆虫和鱼类都有姿势控制系统,可以根据光的亮度检测与重力相反的方向(向上),并自动转向明亮的方向。
(*这是背向光的特性,而不是接近光的特性。)
研究人员发现,接近光源可能会导致昆虫产生逆光反射,导致它们跳向光源或跌倒,这对人类来说就像冲向光源,我认为是这样。
接下来,研究人员在模拟空间中设置了假设的昆虫,这些昆虫被编程为在接近光源时引起“背光反射”,就像真正的昆虫一样,并检查了它们的行为模式。
研究人员发现,即使昆虫具有在接近光源时转身的简单功能,也可以使它们像真正的昆虫一样翱翔、坠落和绕光源旋转。
上述结果表明,人造光源扰乱了昆虫的背光反射,这是一种识别世界上部和下部的简单机制,这就是昆虫仍然局限于光附近的原因。
尽管背光反射早已为人所知,但这项研究在世界上首次提出光是昆虫被光吸引的原因。
然而,我担心的是远距离照射的光的效果。
这项研究仅研究了距离光源几米范围内的昆虫的行为,并且不能否认昆虫会接近从更远距离照射的光。
然而,近年来进行的研究表明,昆虫不太可能朝着远处的灯光前进。
在这项研究中,50只昆虫被释放到85米外有光源的空间中,但只有两只到达了光源。
因此,研究人员表示,人工照明不会吸引远处的昆虫,而只是将恰好经过附近的昆虫“限制在明亮的区域”。
其他研究还发现,不同的昆虫触发背光反射的容易程度有所不同。
例如,研究表明,果蝇(果蝇)和飞蛾(飞蛾)比其他物种更不容易产生逆光反射。
因此,研究人员表示,如果他们能够根据物种发现容易引起背光反射的光的波长,那么就有可能仅用光来吸引和消灭有害昆虫。
昆虫的生命对于人类来说也许微不足道,但如果我们能避免无谓地杀死它们那就更好了。