动物在星空中看到了什么，以及它们将失去什么
十多年前的一个没有月亮的夜晚，瑞典隆德大学的动物视觉专家 Marie Dacke 和 Eric Warrant 在南非有了一个惊人的发现。研究人员一直在观察夜间活动的蜣螂，热带稀树草原的微型西西弗斯，因为它们翻滚着巨大的粪球。甲虫似乎能够非常直地滚动，即使它们没有明确的地标可供参考。 “我们认为他们可能在使用我们的相机，也许有人在某处生火了，”达克博士说。 “我们真的很困惑。”然后他们意识到甲虫是由银河系 100,000 光年长的条纹引导的。我们人类以这种事情而闻名。星星召唤我们的物种横渡海洋，点燃了科学，后来让我们用火箭推向它们。从文化到文化，银河系为有关河流、树木、神灵、蛇，当然还有探索的故事提供了背景和灵感。像 Dacke 博士这样的研究人员怀疑，大片的动物世界有时可能会借助星光导航——并且可能会随着我们的城市灯光被越来越多的星光淹没而消失。她的团队于周四发表的最新研究发现，蜣螂在光线充足的天空下变得混乱。这一结果增加了几十年来进行的一小部分分散的研究，研究夜空对其他能感觉到它的地球人意味着什么。这些实验提出了同样的几个难题：动物能看到星星吗？动物可以使用它们吗？当他们失去它们时会发生什么？在 1780 年代，天文学家威廉和卡罗琳赫歇尔在天空中搜寻星云，发现了一些类似于螺旋贝壳的星云。 1920 年代，埃德温·哈勃 (Edwin Hubble) 掌管着一架巨大的望远镜，他发现银河系、仙女座和赫歇尔旋涡是浩瀚宇宙海洋中的星系岛屿。
在 2000 年代中期，德国科隆的研究员尼克游到他自己的望远镜前，一屁股坐在水下椅子上。然后他把头伸进管子里，如果他看到一颗星星，就按下一个桨。他得到了鱼的奖励。当现任罗斯托克大学海洋生物学家吉多·德恩哈特 (Guido Dehnhardt) 正在研究海洋哺乳动物如何定位自己时，斑海豹尼克进入了天文学史册。如果海豹能够辨别星星，Dehnhardt 博士和他的同事 Björn Mauck 假设，这可能有助于解释这些动物如何能够在没有特征的海洋中完成长时间的游泳。为了测试海豹的天文技能，莫克博士设计了两个科学史上最睁大眼睛、充满奇迹的实验。首先，该团队构建了他们的密封镜 - 一个没有镜头的管子，尼克可以通过它参观夜空。当金星、天狼星和北极星等亮点出现时，他一直按着桨；研究人员确定，他无法像人类一样看到尽可能多的微弱恒星，但他仍然可以使用大量可能的天体地标。接下来，莫克博士建造了更大的东西。这次邀请了两只海豹参加，尼克和他更聪明的兄弟马尔特。当被带回科隆动物园的游泳池时，海豹进入了一个 15 英尺宽的圆顶，它的边缘搁在一个浮环上。这个定制的水族天文馆的内部被 6,000 颗模拟恒星点亮。 “他们立即游过天文馆，看着星星，就像，'哦，那是什么？'”德恩哈特博士说。 “你的印象是他们真的认出了这是什么。”首先，研究人员使用激光指示器将海豹引导到圆顶边缘与离天狼星最近的水相遇的地方，狗之星。如果一只海豹游过来并用它的鼻子接触到圆顶的那个精确部分，它就会得到一些鱼。然后指针直接对准了天狼星。同样，海豹的任务是游向这颗恒星并接触它正下方的边缘点。
然后研究人员放弃了激光笔。无论星体投射器朝向哪个方向，两只海豹最终都可以朝天狼星的方向游动。研究人员在 2008 年的一篇论文中指出，这表明穿越公海的海豹有能力使用北极星来引导它们的旅行。经验更丰富的天文学家尼克花了 11 次训练才可靠地接触到天狼星正下方的墙壁。但是马尔特在他们第一次把他一个人留在天文馆时就做到了。 “马耳他绝对是一只出色的海豹，”德恩哈特博士说。虽然海豹可能会受星辰支配，但有些鸟类确实如此，正如斯蒂芬·T·埃姆伦 (Stephen T. Emlen) 启发的半个多世纪的实验所证明的那样。 1960 年代初期，时任密歇根大学研究生、现为康奈尔大学名誉教授的埃姆伦博士开始在晚上将靛蓝彩旗带入天文馆。 “我自己也是夜行动物，”他最近说。靛蓝彩旗在夜间迁徙，飞行距离可达 2,000 英里。在他们开始之前，他们会朝着他们计划去的方向跳，让导航研究人员清楚他们的意图。埃姆伦博士表明，如果靛蓝彩旗暴露在星空下，鸟儿会以一种方式跳跃，表明它们知道朝北的方向。人类观察者知道，在夜间，随着地球绕地轴自转，星星在天空中盘旋。这些圈子缩小了更多的北极星——而最北端的北极星似乎根本没有绕圈。一旦你知道了这一点，你只需要记住北方附近的一个星座——北斗七星运作良好——就可以确定方向。 Emlen 博士想知道彩旗是否采用了类似的技巧。如果他把北极星藏在天文馆里，他们还能找到北方吗？他们确实可以，他发现。如果他只涂掉北斗七星，或者只涂掉仙后座呢？现在鸟类的表现各不相同。如果他把最北端的所有星座都抹掉？鸟儿丢了。
后来埃姆伦博士招募了刚刚离开巢穴的年轻靛蓝彩旗。整个夏天，他调整了天文馆的投影仪，让天空围绕着猎户座肩部的红巨星参宿四而不是北极星旋转。果然，到了秋天，彩旗用它们的啤酒花表示他们认为参宿四引导了北方的道路。 Emlen 博士和他的同事认为，这表明这只鸟的观星技能是习得的，而不是源自它们基因中编码的某些星图。在闪闪发光的黑暗中，每只年轻的彩旗显然都花了一些时间仰望、学习，因为星星在夜空中盘旋。大约在尼克和马尔特学会发现天狼星的时候，达克博士和沃兰特博士在南非与蜣螂一起度过了他们的发现时刻。一只蜣螂爬到粪堆上后，会煞费苦心地把比自己大的粪雪球拼凑起来。然后它爬上球并旋转，扫描，好像破译天体。通过蜣螂的复眼，星星看起来像斑点，而不是光点。但同样的眼睛对暗淡的物体（如银河系斑驳的图案）比我们的眼睛更敏感。在它的旋转扫描之后，一只甲虫将它的球沿着一条直线滚离粪堆几分钟，随机航向。 （这似乎最大限度地减少了两只甲虫相遇的可能性，这通常会导致打架。）Dacke 博士发现，通过确认甲虫前往的银河系内场景仍然与早期的参考图像相匹配，它们似乎可以保持直线滚动.但是当 Dacke 博士的团队继续研究这种行为时发生了一件有趣的事情：他们越来越难以在天空中定位银河系。 “我最终花了一个晚上骑自行车进入森林，”詹姆斯福斯特说，他作为研究生加入该项目，现在是德国维尔茨堡大学动物学博士后。
这是一种常见的体验； 2016 年的一项研究显示，大约五分之四的美国人、三分之二的欧洲人以及世界上三分之一的人居住的地方晚上太亮，银河无法看到每年都更大。 Dacke 博士和 Foster 博士决定测试被冲刷的天空是否对他们的研究对象也很重要。在周四发表在 Current Biology 上的最新实验中，他们将聚光灯照射在甲虫上，并将它们带到位于约翰内斯堡市中心的金山大学生物大楼的屋顶。他们发现了两种效果，但都不是很好。当甲虫的天空被一束耀眼的光所支配时，它仍然可以直行——但它不是向随机方向滚落，而是直奔信标。更令人困惑的是你在郊区可能会期待的毫无特色、光线充足的天空：甲虫只是绕着圈子转。其他物种可能会受到类似的影响。恒星或多或少一直是恒定的，而地标会被侵蚀，行星的磁场也会发生变化。但是现在，它们突然消失了。 “我们在小得多的范围内看到的蜣螂可能对鸟类、海豹和飞蛾产生巨大影响，”福斯特博士说。随着他们的研究结束，科学界的先驱动物天文学家走向了不同的命运。一些南非蜣螂现在住在隆德的实验室里，研究人员有时会在完全模拟的天空下研究它们。埃姆伦博士在他的实验室里保存着参宿四迷惑的靛蓝彩旗整个冬天，并在春天释放它们。他说，希望他们在开始第一次迁移之前重新校准到真正的北方。海豹尼克仍然是声学、流体动力学和光学等领域的积极贡献者，尽管马尔特几年前去世了。尼克现在住在一个通向波罗的海的庞大港口实验室里。 Dehnhardt 博士说，到了晚上，他和围栏里的其他海豹可以看到头顶上的梦幻般的天空。
“但他们是否使用它，”他说，“我不知道。”
