在澳大利亚东南部的夜空下,每年春季和秋季,都能见证一种独特的生物奇迹——数以十亿计的博贡飞蛾开启它们惊人的迁徙旅程。博贡飞蛾(Agrotis infusa)用一种令人惊叹的方式穿越长达一千公里的黑暗,他们并非凭借记忆,也不是依赖视觉地图,而是巧妙地借助星辰与地磁场,完成这场昆虫界的长距离导航壮举。随着科学家们深入研究,揭开了博贡飞蛾夜间迁移神秘面纱的谜底:它们运用了一种“星空指南针”,精准辨识方向,怀揣天生的迁徙本能,飞向那片它们从未涉足的遥远山洞。 博贡飞蛾的迁徙壮举历来令人称奇。每年春天,年轻的成虫从分布范围各地出发,穿越澳大利亚东南部的广袤平原,朝向东南方向的澳大利亚阿尔卑斯山区迁徙。这些目的地是特定的几个高海拔洞穴,成为其夏季的避暑场所,因为生存环境对它们来说过于炎热。
之后,它们经过数月的休眠,等到秋天再返回出生地,完成繁殖周期,生命也随之走向终点。正是这种年复一年的周期,博贡飞蛾展现了其超凡的生物本能与适应能力。 长距离迁徙对任何动物来说都是巨大的挑战,尤其是夜间飞行的昆虫。缺少强烈的视觉线索,气候和地形的变化都可能影响旅途的正确方向。对于博贡飞蛾而言,能够准确找到那些隐匿而狭窄的避暑洞穴,注定它们必须依靠可靠且准确的导航系统。过去的研究表明,博贡飞蛾能够感知地球磁场,这是它们重要的指南针之一。
但仅有磁场信号并不足以解释它们每年精确而稳定的迁徙现象。由此,科学家们展开了关于更复杂导航方式的探索。 近期于2025年发表在权威学术期刊《自然》上的研究指出,博贡飞蛾利用星空,特别是在月光缺乏的黑夜中,通过观测星星和银河的方位,实现精确的地理定向。这种星空导航机制实质上是一种“星空指南针”,它使博贡飞蛾能够识别其迁徙方向的具体地理方位,即相对于地理北方的方向感。在实验中,科学家通过定制的飞行模拟器,将捕获的迁徙飞蛾置于无磁场干扰且投影真实星空的环境中,观察其自发选择具备季节特征的迁徙方向。不论是在春季向南迁徙还是秋季向北归返,飞蛾都展现了强烈且准确的飞行方向,对照星空旋转的实际变化,它们的飞行方向稳固且可预测。
星空对飞蛾的导航不仅仅是简单的追随最亮星星或银河最耀眼的部分。澳大利亚南半球的银河呈现独特条状结构,穿过南天星空的核心区域。博贡飞蛾通过复杂的视觉系统,尤其是对银河形态和星辰位置的敏感,利用这些恒定且可预测的星空图案,在漫长的飞行途中稳定方向。即使星空随时间缓慢变化,银河以及其它恒星构成的整体形状为飞蛾提供了一个稳定的参照系。科学家们进一步发现,飞蛾脑部内的视觉神经元能够响应绕着它们旋转的星空图案的特定朝向,它们在头朝南的状态下活跃度最高,暗示神经环路内已经形成了对星空方向的编码。 除了星空导航,博贡飞蛾还依赖于地球的磁场作为双重导航机制。
在实验中,当星空被隐藏于浓云之后,飞蛾依然能够保持正确的迁徙方向,这表明它们强大而有效地使用地磁场作为备份指南针。两种导航机制的结合,使博贡飞蛾即便在恶劣天气条件下依然能够保持定向,保证迁徙的安全和成功。若两种信号同时缺失,飞蛾则表现出迷失和方向错乱。 博贡飞蛾的导航系统揭示了昆虫复杂而先进的感知认知能力。它们的小型复眼中隐含着极为精妙的视觉结构,能够在微弱星光甚至欠缺紫外光的环境下,捕捉足够的信息信号。实验中使用的飞行模拟器特别设计了紫外光透过的透明圆柱,并投影实际星空图像,配合消磁的实验环境,确保飞蛾的行为反应真实反映其天然导航能力。
此外,神经电生理研究揭示,该种昆虫的视觉处理神经元分布在视叶、中枢复杂结构和侧辅助脑区,影响其行进方向的选择和运动控制,这为理解昆虫导航的神经机制奠定了基础。 相比其他动物界利用星空导航的例子,如鸟类、海豹甚至人类,博贡飞蛾是已知首个依赖星空实现精确地理定位的无脊椎动物。鸟类偏向利用星斗轨迹的中心旋转点来校准方向,而博贡飞蛾则可能结合了银河形态和星群分布等更多复杂的视觉信息。此外,飞蛾的星空导航可能具备时间补偿特性,即能够根据星空随时间变化调整自身的导航角度,这种机制类似于帝王蝶太阳导航时的时间补偿功能。 博贡飞蛾夜间迁徙的成功,不仅依赖内在的生理机制,还有其生物学战略。每年春季,它们从不同繁殖地点起飞,具体方向经过天体和磁场的整合校准,直达一处高海拔、气候凉爽并具备特定地理标志的避暑洞穴。
移居至该地后,飞蛾进入长时间夏季休眠状态,节省能量,避免恶劣环境影响。秋季,完全同一群体再度飞回出生地完成生命周期的最后阶段。如此繁复却准确的迁徙路线表明飞蛾对时间、空间及环境的精准编码和利用。 科学家们对博贡飞蛾导航的研究不仅拓宽了我们对昆虫生物学和行为学的认知,还对未来开发生物启发的导航技术具有潜在价值。在人工智能和机器人领域,借鉴博贡飞蛾整合星空和地磁信息实现自主导航的双重机制,或能启发设计更稳健的自主无人系统,特别是在GPS信号薄弱或丢失的环境下。此外,生态保护方面,理解这种物种的迁徙依赖,有助于制定保护策略,确保其关键避暑洞穴和迁徙通道不受破坏。
总的来说,博贡飞蛾利用星空指南针的发现展现了大自然的奇妙与复杂。数以亿计的微小生命个体,凭借看似简单却暗藏智慧的导航能力,完成千里迁徙,承载着数代的生命规律。未来,随着研究手段的不断进步,必将揭示更多关于它们导航机制的奥秘,带来对自然界深刻的敬畏与学习。