一個古老的現象
相信許多人都觀察到過，昆蟲會在夜間不規則地盤旋在燈的周圍。其實在很久以前，人們就開始利用人造光來捕捉昆蟲，對此的最早文字記錄甚至可以追溯到公元1年左右的羅馬帝國。
在藝術、音樂和文學中，“飛蛾撲火”是“危險但不可抗拒的吸引力”的永恆隱喻。與此同時，它也是一個古老的科學迷思：為什麼這些可以在夜間快速、精確地飛行的動物，不去尋找食物或躲避捕食者，而是要無助地、飄忽不定地繞著光源飛行呢？
在一項新發表於《自然·通訊》雜誌的論文中，一組研究人員利用高解析度的運動捕捉技術，重建了昆蟲在人造光周圍飛行的運動，為這個古老的謎題找到了答案。
一些理論
為了解釋這一現象，人們提出過許多理論，但由於缺乏三維的飛行資料，這些理論並沒有得到證實，因此產生這種奇怪行為的背後原因一直沒有被解開。
一種早期的說法認為，這些昆蟲可能被光源的熱輻射所吸引。這種觀點很有趣，因為有些昆蟲的確是嗜火的，它們會被火吸引。但人造光周圍的大多數昆蟲並不屬於這種情況，而且冷光對它們也很有吸引力。
另一種流行的觀點是，昆蟲是透過一種逃避機制被光吸引的。換言之，它們具有趨光性。許多昆蟲向光移動，可能是為了逃離黑暗或陷阱環境。但如果這就是成群的昆蟲圍繞在光周圍的原因，那它們應該直接撞向光源。因此，這種說法並不能解釋昆蟲的這種瘋狂的盤旋行為。
還有一種觀點認為，許多昆蟲把月亮當作導航的羅盤，它們在夜間會以月亮作為參照來確定它們的路線，因此可能將附近的光線誤認為月亮。然而，近處的物體並不會像夜空中穩定的月亮一樣跟隨著昆蟲，而是會在它們經過之後飄在後面。
還有人提出，之所以出現這種現象，是因為適應了夜間環境的昆蟲因人造光而目眩，導致它們無法直線飛行，急劇轉向，因而出現飛行不規律或墜毀的情況，並被困在光源附近。這是一個不錯的想法，但按照這個模型來看，這些飛蟲的飛行大多將螺旋向內，然後發生碰撞，但這與在現實生活中觀測到的飛蟲的飛行軌跡不相符。
揹著光的方向
找到這個問題的確切答案之所以如此困難，是因為檢驗這些理論所需的運動學資料極其稀缺。部分原因在於，在弱光下對小型飛行物進行3D跟蹤充滿了技術上的挑戰，科學家幾乎無法對飛蟲的3D飛行軌跡和方向進行準確測量。
在新研究中，一個國際研究團隊在帝國理工學院的實驗室和哥斯大黎加的兩個野外實驗地，拍攝了10種不同的昆蟲在人造光周圍的高解析度飛行軌跡和身體姿勢。結果發現，這些昆蟲的飛航模式與任何現有的模型都不相符。
他們觀察到，大多數昆蟲在飛行時始終背對著燈光。這是一種已知的被稱為背光反應的現象，它使昆蟲的背側維持在最亮的視覺區域。
在自然界，這種反應將有助於昆蟲保持正確的飛行方向，因為來自天空的光多於來自地面的光。這種現象已經在被束縛的昆蟲身上得到證實，但很難在自由飛行的飛蟲身上驗證。
不過，當昆蟲將背指向附近的人造光時，它們的飛行路徑會發生改變。就像飛機傾斜轉向一樣，有時從窗外望去會發現地面就在你的眼前，傾斜的昆蟲也會轉向。當它們的背部朝著附近的一盞燈時，它們就會繞著那盞環繞，很少發生碰撞。
飛行的昆蟲背對人造光時的三種不同的轉身行為。（圖/Jamie Theobald, CC BY-ND）
除此之外，研究人員還觀察到，當昆蟲直接在一盞燈的下方飛行時，它們通常會在經過燈光之後向上拱起，這樣就可以保持背對著燈泡，直到最終筆直地向上飛行，然後失速、墜落。
更令人驚歎的是，當昆蟲直接從一盞燈的上方飛越時，它們往往會翻轉過來，再次背對著燈光，但迎來的結局就是突然墜落。
背光的原因
雖然夜間的光會傷害一些動物，比如會把候鳥引到城市地區，但大型動物似乎並不會因此失去它們的垂直定向。為什麼昆蟲——這種最古老、物種最多的飛行動物，仍然依賴於這樣一種會讓它們陷入危險的反應呢？
研究人員認為，這可能與它們的體型小有關。較大的動物具有可以透過加速度而直接感知重力的感覺器官，例如，人類使用內耳的前庭系統來調節我們的平衡感，通常我們可以很好地感知哪個方向是向下的。
但是昆蟲只有很小的感覺結構。特別是當它們快速飛行時，加速度所能提供的關於哪個方向是向下的指示非常亂。於是，它們只能寄希望於明亮的天空。
在現代照明出現之前，無論是白天還是晚上，天空通常都比地面亮，因此它為希望保持穩定方向的小型飛行者提供了相當可靠的參考。人造光的存在，破壞了昆蟲的這種能力，導致它們繞著光源飛行。
夜間的光汙染
隨著新技術的普及，遍佈夜空的燈光正以前所未有的速度擴散。隨著明亮、廣譜的LED的出現，許多地區再也沒有真正的黑夜了。
昆蟲並不是唯一受人造光影響的生物。光汙染也擾亂其他動物、植物和人類的晝夜節律以及生理過程，造成嚴重的健康後果。但是被困在燈光周圍的昆蟲似乎受到了最嚴重的影響。它們無法獲得食物，容易被捕食者發現，容易疲憊不堪，許多昆蟲會死在天亮之前。
理論上，光汙染是一個容易解決的問題。我們只需要撥動開關，將室外照明的亮度和持續時間限制在必要範圍之內，就可以極大地改善夜間生態系統的問題。如此一來，昆蟲也能夠在夜空下更好地飛行。
#創作團隊：
編譯：小雨
排版：雯雯
#參考來源：
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
#圖片來源：
封面圖&首圖：THOMAS ANGUS via ScienceNews
