第五章生物科學5
蝴蝶遷飛的三大謎
據文獻記載，最早發現蝴蝶漂洋過海的是航海家哥倫布。他在環球旅行的途中，發現成千上萬隻蝴蝶結隊從歐洲飛往美洲。據統計，全世界曾有200多種蝴蝶，發生過上千次遷移飛翔。
蝴蝶為什麼要遷飛?這是第一個謎。
有的昆蟲學家認為，昆蟲遷飛是為了逃避不良的環境條件，是物種生存的一種本能行為。它與遺傳和環境條件有關。他們提出兩種假說：
第一種假說認為，遷飛是昆蟲對當時不良環境條件的直接反應，如食物缺乏，天氣幹旱，繁殖過剩，過分擁擠等等。如大菜粉蝶在成蟲羽化的時候，如果它寄生的植物不能為它提供較佳的食物來源，它就會遷飛，去尋找合口的美味。相反，如果它寄生的植物已能滿足它的需要，它就不遷飛了。
第二種假說認為，某些環境條件的變化，影響到昆蟲的個體發育，致使昆蟲發育成為一種遷飛型的成蟲。這些遷飛型成蟲往往在形態、生理狀況和行為方麵與居留型成蟲有明顯的不同。他們發現，光照周期、溫度、種群密度、食物條件的不同，都會使成蟲在生理和飛行能力上產生明顯的分化。
但是上述兩種假說，並不能解釋許多種蝴蝶遷飛的現象。如美洲的大斑蝶，每當冬天來臨之前，它們就紛紛結群，從寒冷的北美洲加拿大出發，飛到墨西哥的馬德雷山區過冬。來年春天，它們又成群結隊，浩浩蕩蕩地飛向北方，行程長達2880千米。每當蝴蝶遷飛時，蝶群如行雲一般，遮天蔽日。有人曾測算過遷飛的蝴蝶數量，約有300多億隻。不可思議的是，它們個個目標明確，直飛目的地，從不開小差，並且每年定期在固定的兩地之間遷飛，不會錯走他鄉。科學家目前仍無法破譯這個謎。
弱不禁風的小小蝴蝶，為什麼有飛越崇山峻嶺、漂洋過海、航程3000～4000千米的巨大能量?這股能量是從哪裏來的?從動力學角度來看，蝴蝶是飛不了那麼遠的。這是蝴蝶遷飛的第二個謎。
有的科學家認為，蝴蝶遷飛那麼遠主要是靠風力。他們研究發現，許多遷飛昆蟲，其遷飛的方向均為順風方向，遷飛的時間和季風同步，也就是說，昆蟲是隨季風由南到北，由東到西遷飛的。
但另一些昆蟲學家認為，上述遷飛現象，隻是風載型遷飛昆蟲的表現。而蝴蝶的遷飛方向和路徑，不受季風所左右。並且它們有一定的自控能力，它們可以逆風或橫切著風向飛行，奔向它們的目的地。
蘇聯科學家米哈伊洛夫娜和斯維塞尼戈夫則認為，蝴蝶遷飛時使用了先進而節能的“噴氣發動機原理”。他們使用高速攝影機攝下了墨星黃粉蝶飛行的情況，驚奇地發現，這種粉蝶在飛行中竟有三分之一的時間翅膀是貼合在一起的。它們巧妙地利用自己翅膀的張合，使前麵一對翅膀形成一個空氣收集器，後麵一對翅膀形成一個漏鬥狀的噴氣通道。蝴蝶在每次扇動翅膀時，噴氣通道的大小，進氣口與出氣口的形狀和長度，以及收縮程度都有序地變化著。兩翅間的空氣由於翅膀連續不斷地扇動而被從前向後擠壓出去，形成一股噴氣氣流。一部分噴氣氣流的能量用以維持飛行的高度，另一部分噴氣氣流所產生的水平推力則用來加速。蝴蝶就是用這種“噴氣發動機原理”來漂洋過海的。但蝴蝶是如何操縱這個“噴氣通道”的，仍是個謎。
蝴蝶在藍藍的天空中，是靠什麼來定向導航，克服種種惡劣天氣，奔向目的地的呢?這是蝴蝶遷飛的第三個謎。
昆蟲學家貝克專門研究了昆蟲導航問題。他發現西歐的小菜粉蝶在秋季向南遷飛時總與太陽方位角保持恒定的角度。白天，太陽方位角隨時間而變化，粉蝶的遷飛方位也隨之變化。它每天的遷飛路徑是一條自東至南最後到西的一個半圓形弧。整個遷飛季節中便形成一係列半圓形弧組成的向南遷飛的路徑。
他又發現，遠距離(2000千米以上)遷飛的蝴蝶(如斑蝶)，靠太陽導航時，能根據太陽方位角的日變化，來調整航向。換句話說，它的飛行方向，並不總是和太陽方位角保持恒定，而是隨著太陽方位角的變化而變化。這種變化是通過體內的生物鍾來調節的。例如上午9～10點，它是向著太陽飛行的話，到了下午3～4點，它就調整到背著太陽飛行了，但始終保持飛行路徑接近一條直線，以便用最短的航程到達目的地。他的研究似乎證明了蝴蝶是靠太陽導航的。
1981年，佛羅裏達大學的科學家在蝴蝶的腦袋和胸腔內發現了極細小的微磁粒。他們認為這些微磁粒是蝴蝶遷飛的“導航儀”，是蝴蝶體內的“生物指南針”。但是，蝴蝶是如何使用微磁粒發現地磁場，從而確定方向的，這又是一個謎。