为什么飞虫会聚集在灯光下？答案令人意外

一个古老的现象

相信许多人都观察到过，昆虫会在夜间不规则地盘旋在灯的周围。其实在很久以前，人们就开始利用人造光来捕捉昆虫，对此的最早文字记录甚至可以追溯到公元1年左右的罗马帝国。

在艺术、音乐和文学中，“飞蛾扑火”是“危险但不可抗拒的吸引力”的永恒隐喻。与此同时，它也是一个古老的科学迷思：为什么这些可以在夜间快速、精确地飞行的动物，不去寻找食物或躲避捕食者，而是要无助地、飘忽不定地绕着光源飞行呢？

在一项新发表于《自然·通讯》杂志的论文中，一组研究人员利用高分辨率的运动捕捉技术，重建了昆虫在人造光周围飞行的运动，为这个古老的谜题找到了答案。

一些理论

为了解释这一现象，人们提出过许多理论，但由于缺乏三维的飞行数据，这些理论并没有得到证实，因此产生这种奇怪行为的背后原因一直没有被解开。

一种早期的说法认为，这些昆虫可能被光源的热辐射所吸引。这种观点很有趣，因为有些昆虫的确是嗜火的，它们会被火吸引。但人造光周围的大多数昆虫并不属于这种情况，而且冷光对它们也很有吸引力。

另一种流行的观点是，昆虫是通过一种逃避机制被光吸引的。换言之，它们具有趋光性。许多昆虫向光移动，可能是为了逃离黑暗或陷阱环境。但如果这就是成群的昆虫围绕在光周围的原因，那它们应该直接撞向光源。因此，这种说法并不能解释昆虫的这种疯狂的盘旋行为。

还有一种观点认为，许多昆虫把月亮当作导航的罗盘，它们在夜间会以月亮作为参照来确定它们的路线，因此可能将附近的光线误认为月亮。然而，近处的物体并不会像夜空中稳定的月亮一样跟随着昆虫，而是会在它们经过之后飘在后面。

还有人提出，之所以出现这种现象，是因为适应了夜间环境的昆虫因人造光而目眩，导致它们无法直线飞行，急剧转向，因而出现飞行不规律或坠毁的情况，并被困在光源附近。这是一个不错的想法，但按照这个模型来看，这些飞虫的飞行大多将螺旋向内，然后发生碰撞，但这与在现实生活中观测到的飞虫的飞行轨迹不相符。

背着光的方向

找到这个问题的确切答案之所以如此困难，是因为检验这些理论所需的运动学数据极其稀缺。部分原因在于，在弱光下对小型飞行物进行3D跟踪充满了技术上的挑战，科学家几乎无法对飞虫的3D飞行轨迹和方向进行准确测量。

在新研究中，一个国际研究团队在帝国理工学院的实验室和哥斯达黎加的两个野外实验地，拍摄了10种不同的昆虫在人造光周围的高分辨率飞行轨迹和身体姿势。结果发现，这些昆虫的飞行模式与任何现有的模型都不相符。

他们观察到，大多数昆虫在飞行时始终背对着灯光。这是一种已知的被称为背光反应的现象，它使昆虫的背侧维持在最亮的视觉区域。

在自然界，这种反应将有助于昆虫保持正确的飞行方向，因为来自天空的光多于来自地面的光。这种现象已经在被束缚的昆虫身上得到证实，但很难在自由飞行的飞虫身上验证。

不过，当昆虫将背指向附近的人造光时，它们的飞行路径会发生改变。就像飞机倾斜转向一样，有时从窗外望去会发现地面就在你的眼前，倾斜的昆虫也会转向。当它们的背部朝着附近的一盏灯时，它们就会绕着那盏环绕，很少发生碰撞。

飞行的昆虫背对人造光时的三种不同的转身行为。（图/Jamie Theobald, CC BY-ND）

除此之外，研究人员还观察到，当昆虫直接在一盏灯的下方飞行时，它们通常会在经过灯光之后向上拱起，这样就可以保持背对着灯泡，直到最终笔直地向上飞行，然后失速、坠落。

更令人惊叹的是，当昆虫直接从一盏灯的上方飞越时，它们往往会翻转过来，再次背对着灯光，但迎来的结局就是突然坠落。

背光的原因

虽然夜间的光会伤害一些动物，比如会把候鸟引到城市地区，但大型动物似乎并不会因此失去它们的垂直定向。为什么昆虫——这种最古老、物种最多的飞行动物，仍然依赖于这样一种会让它们陷入危险的反应呢？

研究人员认为，这可能与它们的体型小有关。较大的动物具有可以通过加速度而直接感知重力的感觉器官，例如，人类使用内耳的前庭系统来调节我们的平衡感，通常我们可以很好地感知哪个方向是向下的。

但是昆虫只有很小的感觉结构。特别是当它们快速飞行时，加速度所能提供的关于哪个方向是向下的指示非常乱。于是，它们只能寄希望于明亮的天空。

在现代照明出现之前，无论是白天还是晚上，天空通常都比地面亮，因此它为希望保持稳定方向的小型飞行者提供了相当可靠的参考。人造光的存在，破坏了昆虫的这种能力，导致它们绕着光源飞行。

夜间的光污染

随着新技术的普及，遍布夜空的灯光正以前所未有的速度扩散。随着明亮、广谱的LED的出现，许多地区再也没有真正的黑夜了。

昆虫并不是唯一受人造光影响的生物。光污染也扰乱其他动物、植物和人类的昼夜节律以及生理过程，造成严重的健康后果。但是被困在灯光周围的昆虫似乎受到了最严重的影响。它们无法获得食物，容易被捕食者发现，容易疲惫不堪，许多昆虫会死在天亮之前。

理论上，光污染是一个容易解决的问题。我们只需要拨动开关，将室外照明的亮度和持续时间限制在必要范围之内，就可以极大地改善夜间生态系统的问题。如此一来，昆虫也能够在夜空下更好地飞行。‍‍‍

#创作团队：

编译：小雨

排版：雯雯

#参考来源：

https://theconversation.com/the-surprising-reason-why-insects-circle-lights-at-night-they-lose-track-of-the-sky-221387

https://www.nature.com/articles/s41467-024-44785-3

#图片来源：

封面图&首图：THOMAS ANGUS via ScienceNews