方是民

飛蛾撲火，聽(tīng)上去很悲壯，但其實(shí)飛蛾并不是被火而是被光吸引，更確切地說(shuō)應(yīng)該是“飛蛾撲光”。燈光同樣能吸引它們飛撲過(guò)來(lái)。蛾是夜行動(dòng)物，選擇在夜間出來(lái)活動(dòng)，就是為了能在黑暗中躲避天敵，趨光等于暴露自己的行蹤，似乎不應(yīng)該是它們的習(xí)性。它們?yōu)楹螘?huì)有如此反常的舉動(dòng)？目前對(duì)這個(gè)問(wèn)題的解釋還沒(méi)有定論，常見(jiàn)的說(shuō)法是飛蛾誤把燈光當(dāng)成了月亮，來(lái)為飛行定位，但是燈和月亮不同，與蛾離得很近，在蛾飛行時(shí)，它們之間的距離不斷地發(fā)生變化。蛾試圖讓燈的方位保持不變，其結(jié)果就不再是沿直線(xiàn)飛行，而是沿一條圍繞著燈的螺線(xiàn)，盤(pán)旋而來(lái)，逐漸接近光源，最后“砰”地撞上燈，或“哧”地被火燒著。學(xué)術(shù)界對(duì)這個(gè)解釋尚有異議，但不管怎樣，“飛蛾撲火”不是真的喜歡火，甚至可能不是真的喜歡光。

有一種昆蟲(chóng)，的確會(huì)“撲火”，而且是真的喜歡火。這是一種身長(zhǎng)只有1厘米的吉丁科甲蟲(chóng)，美洲原住民對(duì)它們有一個(gè)很形象的稱(chēng)呼，叫做“火蟲(chóng)”，因?yàn)樗纳眢w是黑色的，所以也叫做“黑火甲”。

被稱(chēng)為“火蟲(chóng)”的黑色甲蟲(chóng)

火蟲(chóng)生活在森林里，人們平時(shí)難得一見(jiàn)。在很偶然的情況下，人們會(huì)見(jiàn)到它們。不過(guò)那時(shí)候見(jiàn)到的就不只是一兩只，而是黑壓壓的一大群。上個(gè)世紀(jì)40年代，在美國(guó)伯克利的加州紀(jì)念體育場(chǎng)觀看橄欖球比賽的觀眾，時(shí)不時(shí)地就會(huì)受到無(wú)數(shù)火蟲(chóng)的騷擾，甚至還被火蟲(chóng)咬。這些火蟲(chóng)從附近一片曾經(jīng)被火燒過(guò)的森林飛過(guò)來(lái)，吸引它們的是觀眾手中的煙火——那時(shí)候吸煙還非常流行，觀眾們幾乎都是一邊看比賽一邊吸煙，一個(gè)體育場(chǎng)里同時(shí)點(diǎn)著的香煙能達(dá)到兩萬(wàn)多支，這些煙火合起來(lái)，就把遠(yuǎn)處的火蟲(chóng)吸引過(guò)來(lái)了。在吸煙不再在美國(guó)流行而且公共場(chǎng)合禁止吸煙之后，這樣的末日景象就再也見(jiàn)不到了。

抽煙那么小的煙火都能吸引來(lái)火蟲(chóng)，更何況熊熊大火。1925年8月，殼牌石油公司儲(chǔ)存在加利福尼亞州（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“加州”）科林加（Coalinga）的75萬(wàn)桶石油被閃電擊中，失火燃燒，把儲(chǔ)存石油的山谷變成一片火海，燒了3天，吸引來(lái)無(wú)數(shù)火蟲(chóng)。不過(guò)，科林加位于加州中部干燥的平原地帶，周?chē)o(wú)森林，這些火蟲(chóng)是從哪里飛來(lái)的呢？昆蟲(chóng)學(xué)家分析，它們最可能來(lái)自距離儲(chǔ)存石油的地方遠(yuǎn)達(dá)130千米的一處森林?；鹣x(chóng)在如此遙遠(yuǎn)的地方感覺(jué)到了火災(zāi)，而且在火被撲滅之前趕到。

火蟲(chóng)被人為的火吸引來(lái)，并不是為了騷擾人類(lèi)，也不是為了撲火自殺，而是在尋找起火的森林，它們把吸煙煙火和石油火災(zāi)誤當(dāng)作是森林野火。加州森林起火的時(shí)候，第一時(shí)間趕到的往往不是消防員，而是火蟲(chóng)。在大火逐漸熄滅后，消防員會(huì)噴水消滅余燼，這時(shí)會(huì)惹來(lái)密密麻麻的火蟲(chóng)攻擊，就像捅了蜂窩一樣。消防員為了保護(hù)自己，會(huì)戴養(yǎng)蜂面罩。皮膚裸露的部位，有可能會(huì)被沖上來(lái)的火蟲(chóng)劃傷或刺傷。

火蟲(chóng)奔赴燃燒的森林，因?yàn)槟鞘撬鼈兎毖芎蟠年P(guān)鍵所在。森林還在燃燒的時(shí)候，趕來(lái)的火蟲(chóng)已開(kāi)始交配?；鹧嬉幌?，雌火蟲(chóng)就飛到還有余燼的針葉樹(shù)上，向燒焦的樹(shù)皮里產(chǎn)卵。卵孵化以后，幼蟲(chóng)就以燒焦的樹(shù)皮為食。如果樹(shù)木沒(méi)有被燒死，還是活的，在遭到害蟲(chóng)啃食時(shí)，會(huì)分泌天然“殺蟲(chóng)劑”——樹(shù)脂，以保護(hù)自己。有的昆蟲(chóng)能抵御樹(shù)木分泌的天然“殺蟲(chóng)劑”，但是火蟲(chóng)的幼蟲(chóng)不行，如果它們吃活的樹(shù)木，將會(huì)被樹(shù)脂殺死。所以它們只能以被燒死的樹(shù)木為食。這聽(tīng)上去似乎很無(wú)奈，其實(shí)也有好處。野火過(guò)后，天敵和競(jìng)爭(zhēng)者都被燒死或趕跑了，聚在一起交配的火蟲(chóng)不用擔(dān)心被天敵吃掉，生下的火蟲(chóng)幼蟲(chóng)也可以放心地獨(dú)享燒焦的“美食”，直到第二年夏天變成成蟲(chóng)，然后開(kāi)始去尋找起火的森林，繁衍自己的下一代。

火蟲(chóng)如何感受森林火災(zāi)

森林火災(zāi)的發(fā)生很偶然，并不容易被找到?；鹣x(chóng)怎么知道哪里的森林起火了呢？甚至能在一百多千米處就能感覺(jué)到呢？森林野火最明顯的特點(diǎn)是熊熊的火焰。會(huì)不會(huì)是火蟲(chóng)從遠(yuǎn)處看到了火光才趕來(lái)了呢？不太可能是這個(gè)原因。火蟲(chóng)一般白天活動(dòng)，只有在氣溫達(dá)到大約25℃時(shí)它們才飛得動(dòng)。而在白天，火焰不明顯，在遠(yuǎn)處很難看到。森林野火的另一個(gè)特點(diǎn)是冒濃煙，煙中的物質(zhì)可以在風(fēng)的吹拂下飄得很遠(yuǎn)。昆蟲(chóng)的嗅覺(jué)通常很靈敏?；鹣x(chóng)是不是通過(guò)感覺(jué)煙中的物質(zhì)知道哪里起火呢？有人做過(guò)實(shí)驗(yàn)，用煙刺激火蟲(chóng)，并不能吸引火蟲(chóng)過(guò)去，因此可以認(rèn)為火蟲(chóng)不是靠感覺(jué)煙來(lái)檢測(cè)森林野火。

也有人做了實(shí)驗(yàn)，將分離樹(shù)木燃燒后散發(fā)出的氣體來(lái)刺激火蟲(chóng)的觸角，發(fā)現(xiàn)能引起火蟲(chóng)反應(yīng)，隨即他們認(rèn)為在火蟲(chóng)的觸角上有煙感受器?；鹣x(chóng)的煙感受器相當(dāng)敏感，1皮克/毫升（pg/ml）濃度的氣體就能讓它們感覺(jué)到——相當(dāng)于一棵松樹(shù)燃燒的時(shí)候，在1千米處就能感覺(jué)到。即便如此，遠(yuǎn)處的火蟲(chóng)也不太可能通過(guò)感受煙來(lái)定位森林火災(zāi)，因?yàn)闊熢陲L(fēng)的吹拂下飄忽不定，在遠(yuǎn)處很難定位。它們可能是在靠近起火森林時(shí)才讓嗅覺(jué)派上用場(chǎng)。有證據(jù)表明，遠(yuǎn)處的火蟲(chóng)的確不是被煙吸引。糖廠儲(chǔ)存滾熱糖漿的容器和煉鋼廠的熔爐有時(shí)也能吸引遠(yuǎn)處火蟲(chóng)的光顧，而它們既沒(méi)有向外冒火也沒(méi)有冒煙，和森林野火的唯一共同點(diǎn)是發(fā)熱。熱以紅外線(xiàn)的形式向外輻射。那么，火蟲(chóng)是不是通過(guò)感受紅外線(xiàn)來(lái)察覺(jué)遠(yuǎn)處的森林野火呢？

動(dòng)物能夠感受紅外線(xiàn)并不是一件特別奇怪的事。例如有的蛇在眼睛和鼻孔之間的窩器官，就是一種紅外線(xiàn)感受器。它們?cè)谝归g捕獵時(shí)。借此能夠通過(guò)感受溫血獵物身體散發(fā)的紅外線(xiàn)而“看到”獵物，就像戴著紅外夜視鏡一樣。不過(guò)，這是在近距離“看到”的?；鹣x(chóng)要在遙遠(yuǎn)的地方感受到森林野火發(fā)出的紅外線(xiàn)，則需要靈敏得多的紅外感受器。在火蟲(chóng)中足靠近胸部?jī)蓚?cè)，的確有兩個(gè)窩器官用于感受紅外線(xiàn)。每個(gè)窩器官含有大約70～90個(gè)紅外感受器，集中在窩器官的底部。紅外感受器是半球形，直徑只有12～15微米。紅外感受器的外殼很薄，里面是一個(gè)直徑10微米的液泡，連著一個(gè)機(jī)械刺激感受器。森林野火散發(fā)出的紅外線(xiàn)傳來(lái)，被紅外感受器的外殼吸收，加熱里面的液泡，液泡受熱膨脹，壓迫機(jī)械刺激感受器，發(fā)出神經(jīng)信號(hào)，這樣就讓火蟲(chóng)感受到了火。它們飛行的時(shí)候，中足翹起，暴露出窩器官，時(shí)時(shí)感受著紅外線(xiàn)的刺激，不斷地調(diào)整飛行方向，逐漸向火源飛去。

火蟲(chóng)的窩器官，里面有70～90個(gè)直徑只有12～15微米的紅外感受器

昆蟲(chóng)學(xué)家通過(guò)建立模型，推算出火蟲(chóng)紅外感受器的靈敏度至少也要每平方米0.13毫瓦，才能感受到前文提及的科林加火災(zāi)。

令人驚嘆的火蟲(chóng)紅外感受器

森林火災(zāi)的火焰溫度通常在500～1000℃，發(fā)出的紅外線(xiàn)波長(zhǎng)為2.2～4微米。實(shí)驗(yàn)測(cè)定的結(jié)果，火蟲(chóng)的紅外感受器能對(duì)波長(zhǎng)為2～6微米的紅外線(xiàn)起反應(yīng)，而對(duì)波長(zhǎng)為2.8～3.5微米的紅外線(xiàn)最為敏感，表明這個(gè)紅外感受器就是為感受森林野火所進(jìn)化出來(lái)的。那么，火蟲(chóng)對(duì)紅外線(xiàn)敏感到什么程度呢？實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)紅外輻射低到每平方米0.6瓦，火蟲(chóng)的紅外感受器還能起反應(yīng)。這相當(dāng)于在前面提到的加州科林加石油起火后，火蟲(chóng)在10千米處能感受到。這顯然大大低估了火蟲(chóng)對(duì)紅外線(xiàn)的感受能力，因?yàn)榛鹣x(chóng)從130千米外的森林趕來(lái)。昆蟲(chóng)學(xué)家通過(guò)建立模型，推算出火蟲(chóng)紅外感受器的靈敏度至少也要每平方米0.13毫瓦，才能感受到這場(chǎng)火災(zāi)。這個(gè)靈敏度與射電望遠(yuǎn)鏡相當(dāng)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于目前市場(chǎng)上的任何一款紅外探測(cè)器。

但是在火蟲(chóng)的周?chē)€有別的物體會(huì)發(fā)出熱，而只要有熱就有紅外輻射，周?chē)矬w發(fā)出的紅外輻射可能比遠(yuǎn)處傳來(lái)的森林野火的紅外輻射還高，那么微弱的紅外輻射淹沒(méi)在周?chē)募t外噪聲中，火蟲(chóng)怎么能夠辨別出來(lái)呢？這還是個(gè)謎。一種可能是，火蟲(chóng)通過(guò)對(duì)比兩側(cè)70～90個(gè)紅外感受器的不同讀數(shù)，來(lái)過(guò)濾掉周?chē)募t外噪聲。昆蟲(chóng)對(duì)氣味的感受就是這樣，它們的觸角上有數(shù)千個(gè)嗅覺(jué)感受器，通過(guò)分析來(lái)自這些嗅覺(jué)感受器的信號(hào)，排除周?chē)肼暎惺芪⑷醯臍馕?。另一種可能是，火蟲(chóng)利用了“隨機(jī)共振效應(yīng)”：在滿(mǎn)足某些特定條件（例如，微弱的信號(hào)呈周期性）的非線(xiàn)性系統(tǒng)中，噪聲的存在反而能夠增強(qiáng)對(duì)微弱信號(hào)的感受能力。我們知道有的動(dòng)物的感官能夠利用隨機(jī)共振效應(yīng)。例如蟋蟀利用隨機(jī)共振效應(yīng)，能夠感受到飛來(lái)的天敵不斷拍打翅膀時(shí)產(chǎn)生的氣壓的微弱變化。也許，森林野火熊熊燃燒的火焰，散發(fā)出的紅外輻射給火蟲(chóng)提供了周期性的信號(hào)。

既然火蟲(chóng)的紅外感受器要比已知的任何紅外探測(cè)器都要敏感，人們就想到了要模仿它設(shè)計(jì)新型的紅外探測(cè)器。實(shí)際上，已經(jīng)有幾個(gè)研究團(tuán)隊(duì)根據(jù)火蟲(chóng)的紅外感受器研發(fā)出了仿生紅外探測(cè)器。研究火蟲(chóng)的奇特行為，不僅能讓我們感嘆進(jìn)化的神奇，還具有應(yīng)用價(jià)值。也許，未來(lái)有一天，人們也能用仿造火蟲(chóng)紅外感受器制造的紅外探測(cè)器來(lái)監(jiān)測(cè)森林火災(zāi)。

——摘自《科學(xué)世界》