天下之大,心安之處才是家。
家是指引我們的方向,是祖輩葉落歸根的那片安心之地。沒有機會重返故土的祖輩,也會把家的烙印刻在后代心上,期待從未到過家園的后代有返回祖地的一天。
帝王蝶,北美最普通常見的蝴蝶,每年從南到北,要穿越4000公里的大陸,才能回到北方故土。一代帝王蝶的生命飛越不了那么長的路程,父輩們在返鄉途中耗盡短暫的生命,把回家的重托交給子輩,子輩再傳承給孫輩。往北再往北,每一代都離家近了一步,一直接力到第5代的后代終返家園,棲息在祖輩呆過的那棵大樹上度過寶貴卻短暫的夏天。
帝王蝶從北到南的旅程帝王蝶,明橙色的翅膀上有一道道黑色條紋勾畫出的圖案,還有一個名字叫黑脈金斑蝶。生命只有短短幾周時間的蝴蝶,通常在本地生,本地長,走完生命周期也不離開家園半步。帝王蝶卻是蝴蝶群里的異類,它像高飛的鳥兒一樣,有遠隔近萬里的兩處家園,每年要長途跋涉,到南方過冬,到北方過夏。
發現帝王蝶的遷徙之旅是個古老的故事,很久以前,大家就發現加拿大的帝王蝶過完夏天就會啟程往南飛,它們要飛到哪里去?沒人能回答,不過很多人都想知道答案。
1951年,昆蟲學家厄克特(FrederickUrquhart)組織團隊,刮掉30萬只帝王蝶翅膀上的小片鱗片,貼上一張帶數字的標簽。夏末初秋的8月,標簽蝴蝶開始結隊往南飛。研究團隊在報紙上刊發廣告,希望得到看見標簽蝴蝶的目擊者幫助。接下來的幾個月里,團隊陸續收到了南方傳來的消息,帝王蝶飛越了美加國境線,來到美國。
蝴蝶一路上沒有停留,徑直向南,在美國越走越遠,來到德克薩斯州,然后再一次穿越國境,從美國飛到了墨西哥。在墨西哥城以西的火山山脈間,帝王蝶失去了蹤跡。
最后也是最重要的一塊解密拼圖缺失了,帝王蝶去了哪里?
20年過去了,拼圖依然沒有找到。昆蟲學家在墨西哥當地的報紙上刊登廣告,懇請大家幫助他們尋找缺失的一環。1973年,布魯格(KenBrugger)夫婦看到廣告,開始在火山山脈間尋找失蹤的帝王蝶。
2年后,布魯格夫婦在高山上遭遇了冰雹,冰雹帶來的不止是驚嚇,還有驚喜,隨著冰雹一起掉落了成千上萬的帝王蝶,藏在樹上的帝王蝶被冰雹砸出了身影。遷徙的蝴蝶躲進了海拔3000米的高山,棲息在冷杉和雪松上過冬。蝴蝶呆在涼爽平靜的樹上,以一種類似于冬眠的,叫做滯育的靜止狀態度過冬天。
從加拿大南邊的安大略省到墨西哥的火山山脈,帝王蝶飛越了整整4000公里。雖然找到了最后一塊拼圖,但是持續20多年的觀測研究還沒有結束,還有帝王蝶另外一半的返程之旅。接下來的觀測有了更先進便捷的工具,可以用GPS定位,用基因測序。后半程的觀測發現了帝王蝶旅程中最震撼的一個秘密:接力飛行。[頭條-法蘭西is培根-未經授權請勿轉載其他平臺]
帝王蝶從南到北的旅程飛越4000公里,熬過一個冬天的帝王蝶,終于等到了春暖花開。3月,帝王蝶出發了,踏上了北上回家的旅程。相比南下,北上的路更為艱辛。
歷經長途跋涉的秋天,忍饑挨餓的冬天,傷痕累累的帝王蝶已經走到了生命的末期。它們拼盡最后一點力氣,從墨西哥飛到了美國的佛羅里達州,產下后代。第一代帝王蝶,從頭年的8月到來年的3月,活了7個月。春天出生的第2代帝王蝶,生命遠比父輩要短,只有6個星期的生命。它們繼續往北飛,飛不動的時候停留下來養育第3代帝王蝶。春天到夏天出生的幾代帝王蝶都只有幾周的生命,破繭而出的蝴蝶,短暫的生命里只有一件事,就是接力往北飛,直到北方的加拿大家園。8月份,返回北方家園的第4代蝴蝶生產了第5代帝王蝶,這是最強悍的一代,體型飽滿,顏色潤澤,脂肪含量最高。質量最好的一代也是任務最重的一代,要在75天之內穿越4000公里,重返祖輩過冬的云杉樹。
5代完成一次輪回旅程,帝王蝶的一生都在路上,一天要飛50公里。一雙薄薄的翅膀,一個細小的身軀,怎么會充滿那么大的力量?事實是如果只靠翅膀的力量,帝王蝶翻越不過千山萬水,它的秘密在于御風飛翔。
在我們頭頂上,不同高度流動著不同方向的氣流。當你乘坐熱氣球周游世界時,一旦熱氣球離開地面,你的方向只能交給空中的風決定。熱氣球的動力只控制它的上升下降,方向全憑氣流決定。飛行員調節氣球的高低位置,尋找合適的氣流,帶你飛向正確的方向。
帝王蝶跟熱氣球一樣,翅膀的力量用來上升下降,找尋合適的氣流,然后讓風把它帶回遙遠的故鄉。好風憑借力,送我上青云。身輕體軟易吹倒的帝王蝶,比起御風滑翔的鳥兒更有優勢,一陣風就能把它吹走很遠。
上圖是帝王蝶遷徙的地圖,遷徙的帝王蝶分東西兩批,紅色線條是東路,從加拿大到墨西哥。藍色線條是西路,路途稍短,從美國到墨西哥。
帝王蝶的導航能力川流不息的風能送帝王蝶回家,可問題是,回家的路太過遙遠,4000公里的旅程,沒有父輩的指引,新手帝王蝶怎樣找到回家的路?
一個收集了50年的野外實測數據,歷經多年積累的實驗揭開了帝王蝶導航的真相。
加拿大貴湖大學團隊收集了位于加拿大東邊安大略省的帝王蝶,分成兩批,一批留在安大略,一批運到西邊的卡爾加里。上圖是2個地方的位置,從東到西間隔2500公里,有2個小時的時區差異。原來朝西南飛就能到墨西哥的帝王蝶,換到新出發地后,要朝東南飛才能到家。
團隊把兩批蝴蝶放到模擬飛行器中飛行,安大略的帝王蝶啟程后,沒有一絲猶豫,徑直朝著西南飛,它們的方向正確。卡爾加里的帝王蝶啟程后,也沒有一絲猶豫,徑直朝著西南飛,它們的方向是錯誤的。
卡爾加里蝴蝶在照射著自然光線,能看到太陽的飛行器里飛了4天,一直朝著西南飛,沒有調整方向。卡爾加里和安大略有東西時區差異,同一時間看到太陽的角度各有不同,如果帝王蝶體內有太陽羅盤的話,可以根據太陽角度調節正確的飛行方向,把西南的方向改成東南。
體內有導航器的鳥兒,比如椋鳥(Sturnusvulgaris)和信鴿(Columbalivia),被運到新的地方,6個小時后就能感知到位置的變化,時區的差異,找到飛行的正確方向。很明顯,帝王蝶沒有這種調節方向的能力。
體內沒有GPS定位器的帝王蝶,怎樣回家?分析了50年的實測數據,團隊總結:不像以前人們認為的那樣,帝王蝶有導航能力,能像信鴿一樣,根據太陽角度和時區差異變化而精確定位。實際上帝王蝶只能依靠2種簡陋的定位工具回家,一種是指南針羅盤,另一種是地形變化。
南飛的帝王蝶大致知道南方的方向,它們上路時,遇到秋季主導的東北風,風把蝴蝶吹向西邊的洛基山脈(RockyMountains)和馬德雷山脈(theSierraMadreOriental)。帝王蝶只要沿著洛基山脈一路南下就行,高大的山脈指引著它正確的方向。如果帝王蝶沿著海邊走,它也能沿著海岸線到達南方。沒有導航定位器,但是送蝴蝶回家的風里攜帶著大山的氣息,還有大海的濕度,帝王蝶能在山川河流的指引下,回到故土。
團隊最后做了一個有趣的推論:沒有地圖定位的帝王蝶,到達墨西哥火山山脈時,也許是祖輩們積累在森林里的味道引領它們找到最終落腳的那棵云杉樹。
5代接力,穿越4000公里,只憑簡單的地形定位就能返回家園的帝王蝶,愿風指引你的道路,一路平安。
參考資料:
1:“Monarchbutterflyorientation:missingpiecesofamagnificentpuzzle,”byBrower,L.,JournalofExperimentalBiology
2:“NeurobiologyofMonarchButterflyMigration”,byStevenM.Reppert,etc.AnnualReviewofEntomology,2016
3:“MillionsofMonarchs,BunchesofBeetles:HowBugsFindStrengthinNumbers”,byWaldbaucer,Dr.Gilbert
4:“Virtualmigrationintetheredflyingmonarchbutterfliesrevealstheirorientationmechani***s”,byMouritsen,H.,etc.NationalAcademyofSciences
5:“Anexperimentaldisplacementandover50yearsoftag-recoveriesshowthatmonarchbutterfliesarenottruenavigators”,byMouritsen,H.etc.NationalAcademyofScience,2013
附:今天開始更新回家的路系列文章,這是第1篇:御風的蝴蝶。