飞蛾扑火， 是逐爱还是追光？

“药厂上空惊现神秘物体，形状如同棍棒，并且高速飞行，这奇特的现象是空中飞龙，还是另类的不明飞行物——飞棍？”

2013年6月，《走近科学》栏目组播出了一期名叫“飞棍疑云”的节目，开头的铺垫让大家以为是什么了不得的不明飞行物，而结果却是……

图片来源：CCTV视频截图

大家估计也猜到了，神奇的“飞棍”其实只是被摄像头吸引的飞蛾罢了，由于摄像头快门速度比较慢，飞蛾又飞的比较快，在监控录像中看起来就像一根根飞棍。

不过这似乎也再次印证了大家对飞蛾的印象——对光源情有独钟。那么为什么光源对飞蛾存在“致命吸引”呢？

飞蛾扑火竟是因为误把灯火当月亮？

说起飞蛾，不少人的脑海里可能都会想到一个成语--飞蛾扑火，飞蛾扑火这一意象在许多典籍和诗作中都有所体现：

比如在《西游记》第二十七回中，唐僧道：“扫地恐伤蝼蚁命，爱惜飞蛾纱罩灯”；又比如唐诗《闭门》中提到的“灯集飞蛾影，窗销迸雪痕”；甚至在一些文人骚客眼中，飞蛾扑火俨然成了追逐光明的正能量象征。

飞蛾扑火

(图片来源：blogs.brandeis.edu)

但是除却文学艺术手法外，我们也要知道趋利避害是生物的天性，而火对于生物而言，无疑是危险的，飞蛾真的会为了所谓的光明而放弃生命吗？

答案显然是否定的。

虽然科学家们到现在也没彻底搞清楚飞蛾为什么会扑火，但也找到了许多飞蛾趋光的可能解释，其中最广为人知的大概就是“月光导航假说”了。

上世纪30年代，德国昆虫学家冯·布登布洛克提出，作为一种夜行动物，飞蛾在夜间飞行时，有可能依靠月亮导航，确定方位。

图片来源：参考文献1

这并不难理解，因为月亮距离地球十分遥远，可以被视为一个非常远的光源，当月光洒落在地球上时，已经可以被视为平行的光线，只要飞蛾以一个和月光固定的角度（如上图中的θ）飞行，就可以保证自己是按直线向前飞行的。

但面对距离较近的点光源，比如烛火或者路灯时，这套导航方案就会出现一定的问题。

由于距离很近，光线从光源呈发射状向四周传播，这时飞蛾如果还是按照一个固定角度飞行，其飞行轨道就会向光源弯曲，最终以一个盘旋的姿态接近光源，要么撞上路灯，要么扑火而亡。

图片来源：参考文献1

这样一个符合数学逻辑的美妙解释一经提出就得到了广泛的认可，为了证明这个假说确实可靠，科学家们再次进行了一系列实验。

1978年，英国曼彻斯特大学的罗宾·贝克等人在期刊《自然》发表了一篇研究论文，在这项研究中，他们通过一个精妙的设计记录了飞蛾的飞行轨迹。

在研究设计中，当月亮未被遮挡时，飞蛾确实可以沿着直线飞行，但当月亮被遮住，或者飞蛾眼睛被遮盖时，它们就飞不了直线了。

进一步探究灯光对于飞蛾的影响后，他们发现当灯光存在时，飞蛾会根据灯光的位置改变飞行轨迹。不仅如此，光源的高度和大小对飞蛾也有着重要的影响，当光源高度较高时，很容易就可以吸引到距离较远的飞蛾。

从上面的实验不难看出光源对于飞蛾的影响，但飞蛾扑火背后的原因是不是因为它们把灯火当作月亮在学界还没有一个定论，至少，有一些科学家认为飞蛾扑火还可能是因为爱情。

爱追光胜过爱伴侣？

法布尔在其著作《昆虫记》中记录了这样一个有趣的现象：如果把雌性飞蛾和烛火放在同一房间里，大多数雄性飞蛾竟然会忽视雌性的存在，依旧飞向烛火，上演一出飞蛾扑火的故事。

要知道，雄性飞蛾生命中的头等大事就是和雌性交配，留下自己的后代，在光源和雌性的性外激素之间，雄性飞蛾为什么会做出这样的选择？

正在交配的飞蛾

图片来源：inaturalist.org

如果雄性飞蛾在月光下赶路的最终目的就是找到雌性进行交配，当雌性就在眼前，雄性依旧趋光而去的行为确实很难用“月光导航假说”来解释。

对此，一些科学家认为，在雄性飞蛾眼中，光源可能被当作了一只雌性飞蛾，而且这只雌蛾给雄蛾带来的诱惑更大。

这也不是没有可能，20世纪70年代，菲利普·卡拉汉提出了光源对于飞蛾吸引力的“红外假说”。

他的观点是雌性飞蛾的性外激素在空气中会被紫外线影响进入激发状态，发射出红外光，从而被雄性飞蛾接收到，而灯火也可以发出类似波长的红外光，且光源发出的红外光强度更大，这对于雄蛾而言，就像一只超级雌蛾，当然会对它趋之若鹜。

虽然这个假说不能完美解释飞蛾扑火的现象，毕竟雌性飞蛾看到灯光也会靠近，但也不能完全排除没有这个可能。

在飞蛾中，确实有不少物种存在趋光性的性别差异，举个例子，灯光诱杀舞毒蛾时，科学家们发现被灯光吸引的雄性飞蛾的数量远远多于雌性。这一现象在许多飞蛾物种中都有被发现。

图片来源：参考文献3

值得一提的是，不论飞蛾扑火是因为导航系统失灵，还是因为被“幻想中的雌性”所吸引，它们的趋光行为都不是为了寻死，只是因为人类的发明影响了飞蛾在演化过程中形成的一种本能罢了。

不过，随着时间的流逝，演化的力量似乎在悄然改变着这一切。

光污染下的演化行为

我们再来思考一个问题，如果人造光源对于飞蛾的影响可以导致飞蛾的演化，那么城市中的飞蛾和大部分时间生活在黑暗天空之下的、来自农村的飞蛾在面对人造光源时，是不是会产生不同的行为呢？

相信大家大都会给出一个肯定的答案。

怀着同样的疑问，两位生物学家进行了一项研究，探讨了现代人工照明对飞蛾演化的可能影响，这项研究于2016 年发表在期刊《生物学快报》上。

在这项研究中，科学家们测试了1048只貂蛾在灯光下的飞行行为。他们从不同的地区收集了飞蛾的幼虫，这些幼虫中，有320只来自农村地区，有728只捕获自光污染地区。这些幼虫被饲养在实验室中，每天有16小时的光照和8小时的黑暗，直到羽化成成虫。

貂蛾

图片来源：参考文献4

在羽化后的两到三天，它们被放置在一侧有荧光管的飞行笼中，以观察它们在光源下的飞行行为。结果表明，光源对于来自光污染地区的飞蛾的吸引力明显低于那些来自农村地区的飞蛾。

总体而言，来自光污染地区的飞蛾向着光源的飞行行为较来自农村的飞蛾减少了 30%，这似乎表明该物种在光污染下得到了进化，一如预测的那样——远离人造光。

你可以这样理解，就像一种食物你再爱吃，吃多了也就不想吃了，同样的，这些来自光污染地区的飞蛾因为长期暴露再光源之下，成年以后对光源也就不那么敏感了。

而研究者认为这种变化应该会增加这些城市飞蛾的繁殖成功率，毕竟从前面的研究我们可以得出，光源对飞蛾的吸引力减少了，飞蛾对另一半的注意力也就相对而言上升了嘛。

但研究者同时也认为，这种成功也是有代价的，为了避开灯光，飞蛾可能会减少飞行，因此它们不会为那么多花授粉，同时蜘蛛和蝙蝠也可能无法获得足够的飞蛾来作为食物。

不过，只要不是扑火而亡，这又和飞蛾有什么关系呢？

编辑｜王婷婷

参考文献：

Mohamed, A. A. A., Mohamed, Y. S., El-Gaafary, A. A., & Hemeida, A. M. (2017). Optimal power flow using moth swarm algorithm. Electric Power Systems Research, 142, 190-206.

Baker, R. R., & Sadovy, Y. (1978). The distance and nature of the light-trap response of moths. Nature, 276(5690), 818-821.

程文杰.郑霞林,王攀,雷朝亮,王小平.(2011). 昆虫趋光的性别差异及其影响因素[J].应用生态学报. 22(12), 3351-3357.

Altermatt, F., & Ebert, D. (2016). Reduced flight-to-light behaviour of moth populations exposed to long-term urban light pollution. Biology letters, 12(4), 20160111.

出品：科普中国

作者：EVEE（北京大学生命科学学院）

监制：中国科普博览