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疫情期间12岁小学生做出颠覆常识的发现,以一作身份发了论文

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撰文 七君

一个12岁的日本小学生,在疫情封城期间做出了一个颠覆常识的发现,并发表在了一本不错的学术期刊上,引发日本网友强势围观和媒体追踪报道。他到底发现了什么呢?


今年5月23日,日本朝日新闻对这一事件的报道,标题为“独角仙的尝试被埼玉县的小学六年级学生颠覆,并在世界级的杂志上发表了论文”。

今年12岁的柴田亮是日本埼玉县的一个小学六年级的学生。在疫情封城期间,他用暑假做研究。2021年,他还以第一作者以及通讯作者的身份,在学术期刊 Ecology 上发表了实验性论文An introduced host plant alters circadian activity patterns of a rhinoceros beetle。


柴田亮和小岛涉合著的论文。

Ecology 这个期刊是美国生态学会(Ecological Society of America)主办的,创刊历史已有100年,2019年的影响因子为4.7,在科睿唯安发布的《2019年期刊引证报告》对生态学期刊的排名中位列20/169。而根据目前全球规模最大的文摘和引文数据库 Scopus 的 CiteScore 指数,该期刊的排名是39/629,属于Q1区,也就是属于最优质的期刊。作为人生第一篇论文,柴田君的成绩相当不错了。

这篇论文的另一位作者是山口大学的昆虫学讲师小岛涉。和许多人的揣测不同,小岛涉和柴田亮不光姓不一样,也没有亲属关系或直接社会纽带。

原本互不相识的两人,怎么在短短两年里合作做起了研究了呢?更奇怪的是,今年小岛涉在接受日本媒体采访时表示,论文的数据并不是他收集的,而全部来自柴田亮的贡献。小岛君甚至说:“我只是提了建议、做了翻译,研究的大部分是柴田桑做的,完成度很高。”

一个小学生怎么就能做一手科研呢?这一切都要从柴田亮小时候说起。


柴田亮。图片来源:tokyo-np.co.jp

柴田君从小就喜欢观察独角仙(也叫双叉犀金龟),也经常在野外观察独角仙。

独角仙(Trypoxylus dichotomus)是世界上最大的甲虫之一,也是一种常见的亚洲昆虫。它们一般居住在热带和亚热带的森林里,靠树吃树汁,它们的栖息地就是自己的食物。

雄性独角仙的觭角和胸角特别突出,因此被取了这个名字。雄性的独角主要是用来单挑用的,赢了的独角仙拥有更多的交配权和领地。



雄性独角仙干架。图片来源:BBC

日本的独角仙最初是从中国引入的,但是后来演化为日产亚种 Trypoxylus dichotomus septentrionalis。日本独角仙的食物通常是麻栎(Quercus acutissima),也就是一种产自东亚的橡树。

这种舶来生物在本土化后成了日本最受欢迎的动物角色之一,许多文化产品都主打独角仙IP,比如《精灵宝可梦》里的第214号精灵“赫拉克罗斯”,还有 《假面骑士时王》里的假面骑士Kabuto。我国的小朋友童年宠物是蚕宝宝,日本小朋友的幼年伴侣就是独角仙。在日本,小朋友可以在百货商店,甚至自动售货机里购买独角仙。日本还有斗独角仙的比赛。





日本小朋友饲养独角仙。

柴田君就是在这样的氛围里爱上独角仙的。但是他对独角仙的理解显然和一般爱好者不同。他是这样表达对独角仙的喜爱的:“独角仙比人类更早出现在地球上,是人类的先辈。”



柴田发现自家院子里树上的独角仙。

但是,当附近独角仙的栖息地——麻栎树被砍倒时,小学二年级的柴田君大哭了一场。他说,后来的两年里,他就再也没有看到独角仙,那段时间他很伤心。

但是在他小学四年级的时候,他在意外的地方发现了两年没见的独角仙,那就是家里院子的树上。不过,他家院子里种的不是麻栎,而是原产自东南亚的外来物种光蜡树(Fraxinus griffithii)。


光蜡树(Fraxinus griffithii)。图片来源:wikimedia

奇怪的地点并不是他唯一的发现。他还注意到,独角仙出现在奇怪的时间。

在从小阅读独角仙科普的柴田君的常识中,独角仙不应该在白天聚集,因为它们是夜行性的。不仅是柴田君,实际上学术界一般认为,独角仙是夜行性动物。但是这次,在错的时间出现在了错的地点的独角仙却遇到了对的人。柴田君决定对这个不可思议的现象展开调查。

在2019年暑假,他对独角仙的性别、出现的时间和数量进行了每日记录,并到图书馆查阅资料。



柴田展示使他和小岛发生交集的科普书。

他在当地图书馆借阅了每一本以“甲虫”为主题的图书,然后人肉搜索“独角仙”这个词附近有没有提到光蜡树。终于,他在一本科普书上发现了独角仙和光蜡树同场出现的句子。这本书的作者就是后来他的论文合著者小岛涉。小岛涉在书里写道:“独角仙聚集在光蜡树上的原因不明”。

于是,柴田君就把自己的观察报告发送给了小岛君。

了解到柴田君的发现后,小岛君不但没有对小学生的观察嗤之以鼻,反而对这个发现表示很震惊。小岛君鼓励柴田君坚持研究这个有趣的现象,还告诉他,因为过去没有研究涉及这个现象,因此他们可以把它写成论文。



惊呆的小岛君。

于是在2020年暑假,因为疫情哪儿也去不了的柴田君就在小岛君的指导下,对独角仙在白天聚集的现象进行了进一步的研究。

柴田君每天进行3-5次的随机观察。因为个子不够高,他要爬到梯子上才能数清独角仙的数量。他还用颜料给独角仙进行随机标记,观察它们是否会再次出现。在夜里,他用爸妈的摄像机拍摄树上的独角仙。他一共做了67天的观察,一共记录了162只独角仙。

他们把在2019年和2020年暑假采集到的数据进行了分析后发现,独角仙的数量在每天中午11点-12点间达到顶峰,在下午下降。至此,小岛君确信柴田君对独角仙昼行性的观察是正确的。



柴田君的研究数据。

柴田君的数据里还涌现出了其他意想不到的发现。

之前小岛君的科普书里不是写着“独角仙聚集在光蜡树上的原因不明”吗?但是柴田君给破案了。独角仙们白天在柴田君家的后院做的事其实也不难想象,都是生存所必须的,括弧,吃饭交配,括弧结束。

柴田君在67天里一共观察到31对在树上咦咿哦哦的独角仙情侣。统计发现,这些情侣大多是在早上出现。


柴田君标记的独角仙。图片来源:山口大学

刚才说到,柴田君还随机在独角仙身上涂颜料。这个操作为他们带来了第三个发现:跟踪被标记的独角仙的出没时间,可以判断它们是什么时候上树的。原来,独角仙大都是在晚上上树,然后一直逗留到白天。

利用这个方法他们还发现,一些独角仙喜欢一直停留在同一个地方,一些独角仙在一个地方能呆上51小时,仿佛要化身坐标原点。

综上,他们认为在光蜡树上活动的独角仙不是夜行性的,而是白天和夜晚都很活跃;过去被认为夜行性的独角仙,实际上也会表现出昼行性,而这一点取决于植物的种类。

但是这些新发现却给小岛君和柴田君带来了更多的谜题。

比如,根据以往的研究,栖息在麻栎树,还有台湾岛上的光蜡树上的独角仙是夜行性的,为什么在日本光蜡树上的独角仙出现了昼行性呢?

另外,他们也不知道独角仙为什么要努力“熬日”工作。一种猜测是,光蜡树的树皮更厚,因此获取树汁的成本上升,独角仙必须要多嗦几口才能回本。当然,树分泌的一些查克拉化学成分,还有环境因素也可能会影响独角仙的作息。



宠物小精灵“赫拉克罗斯”。图片来源:atwiki.jp

他们也对昼行性的独角仙的未来表示了担忧。

2020年,柴田君在树下捡到了16只疑似被乌鸦开膛破肚的独角仙。他们二人认为,黑色的独角仙在白天的树上非常醒目,很容易成为乌鸦的目标,因此光蜡树这种和独角仙没有共同演化历史的植物可能已经成为日本独角仙的“演化陷阱” (evolutionary trap)。

2020年12月,他俩把上述发现写成了论文,投给了期刊 Ecology。让许多科研人员感到替代性幸运的是,这篇论文在2个月后就被顺利接受了。他们的这篇论文也是文献中首次对独角仙昼行性的记录。

柴田君说,研究已经变成了他日常生活的一部分,他很享受科研的乐趣,研究了独角仙后他才知道自己还有许多不知道的事情。他还说,在疫情期间自己哪儿都不能去,幸好独角仙每天都来拜访他,让他度过了一个难忘的假期。

做科研果然还是要回到小学...的好奇心状态啊。

无足生物封锁,二足生物观察,六足生物交配,十足生物世纪。

参考资料:

https://docs.qq.com/doc/DVGZHZEhnSnVvUnVO

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