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有关蛾和蝶的区别,以及自己的猜想

2018-10-10 09:49 来源:80后整理 网友评论 0

前些日子去浙江博物馆参观了一场有关浙江省野生动植物的科普展览。觉得大涨知识。只不过我几乎没有怎么学过生物方面的课程,对一些事物看不太明白。而展览中的讲解员也非专业的生物学专家,因此有些疑问一直留在了心中。

这次展览对我印象很深的一点,是蛾子和蝴蝶的区别。

我一直来对蛾和蝶是不作区分的,虽偶尔有些感觉它们有些不同,但说不上所以然。这次听了讲解,才知道两者有很大的区别。这其中最主要的生物形态和行为有两大主要的不同点。

第一,蛾子是晚上活动的,是夜行动物,有趋光性;蝶则是白天行动的。这是两者生物行为上的最大区别。

第二,蛾子在停歇状态下,两翅是左右分开放下的,整体上看犹如“平卧”在地面一样;而蝶正好相反,在不飞动时,其两翅是向上合拢并在一起的。这是它们在形态上最明显的区别。

以上两点中,对第一点我是完全明白了。(而且不明白也不行,总不能硬说蛾子白天飞罢),第二点中,我不否认蛾子和蝴蝶形态上的区别,但不明白蝴蝶为何要两翅并拢向上竖立。当时问询了下讲解员,她也未能说出个所以然来。

物理学中有个很著名的原理,叫做“最小作用量原理”。它的主要意思是说,在自然界中,各相互作用都遵循着最高效的原则,也是付出代价最小。比如物体运动,它总是趋向于从起点到终点最节省能量的路径(在无阻碍的情况下是测地线,欧氏空间中便是直线)。关于这点,我学的虽不是生物学专业,但想来在生物界,这条“最小作用量原理”应该也不会失效罢?

但我当时是不明白了第二点。

按说象蛾子那样停止时将翅平放,是符合“最小作用量原理”的,因为在这状态下,平放的翅膀不受力(重力和地面支撑力平衡),蛾子不用耗费额外的能量去支撑翅膀。可象蝴蝶那样翅膀上竖,则蝴蝶在静止时,还得耗费一定的能量(尽管极细微,但应该是有的)去支撑上竖的翅膀。这个形态有违最小作用量原理了。我问讲解员为何如此,当时讲解员说翅膀上竖时,只要位置合适恰当,其重心精确位于蝴蝶躯体中部重心位置时,还是不用耗费额外力气的。

但我觉得这个解释太过勉强。

从物理上说,这个平衡点虽然存在,可却是一个“不稳定平衡点”,当外界对它稍作扰动时,它会偏离开平衡位置从而失去平衡。打个比方来说,您可以将一个小球放置在水平的光滑镜面上,只要放置时细心妥当,是有可能把小球放置在水平镜面上并静止不动的,但只要镜面稍有摆动(甚至不需要摆动,哪怕只是水平移动也行)或是轻微的气流吹拂,小球不会静止于镜面固定位置了。这个是 “不稳定平衡点”。

而相对于一个碗来说,它的底部是一个“稳定平衡点”。将小球放入碗内,只要不将碗侧放,则小球终将停止在碗的底部(碗斜放时则静止于碗内最低处)。

果如讲解员所说,则蝴蝶翅膀上竖时,虽有个平衡点,但却是不稳定的。为保持翅膀能长时间稳定直立,蝴蝶仍是需要耗费一定能量进行维持。当我细问时,因彼时观众较多,讲解员并未作深入的解说。

回家后,细细地想了一番,我自作聪明地想了个解释,不知对否,在此拿来向众位朋友们请教。

我以前曾看见过一篇,说麻雀为何是两腿并行跳跃前行而不象别的鸟类那样可以分开跨步前行。原因是麻雀和人类杂居,而且麻雀既飞不太高也飞不太远,为了逃脱人类的捕杀,麻雀在进化中选择了“敏捷”作为自己逃避敌害的防卫方式。

鸟类和人类一样,在起跳时必须两腿并齐并拢才行,在分腿行走时鸟类是不能起飞的。这样麻雀在日常行动中,采用两腿并跳的方式在地面行动,则一遇紧急情况即可马上起跳飞走,不用象其它鸟类那样必须先并起两腿再起飞。这在与人类杂居并时刻受人类捕猎的情况下,反应要快得多,对麻雀的生存是极其有利的。

从这篇引申开去,我想它是不是也适用于蝴蝶身上呢?

蝴蝶是昼行动物,而且绝大多数蝴蝶色彩艳丽,日光下目标很明显。换句话说也是很容易遭其它动物捕猎。这时,及时的逃脱(类似麻雀)对它的效果是很明显的。任何动物的飞行方式都是扑翼式即是骟动翅膀飞行。在扑翼式飞行中,其主动段(也即有效发力时段)在于翅膀从上往下骟动空气,从而借助空气对翅膀的反作用力而使身躯上升飞行。这时,蝴蝶若是象蛾子般平放翅膀,则一旦发现敌害需紧急起飞时,必须先将平放着的翅膀上竖后再往下扑才能起飞。这比之于平时上竖着翅膀而在紧要时直接下骟起飞的方式,明显要落后了一个节奏。若我是蝴蝶的话,我会在进化中选用静止时翅膀上竖的方式。这样虽然比蛾子多耗费了一点能量,但比之于更易于逃避敌害的好处,我觉得是很划得来的。这也许是蝴蝶在进化时未遵循“最小作用量原理”的一个重要原因。

对于蛾子,这个解释我想也适用。

蛾子是夜行动物,而且大多数蛾子体色暗淡,加之在晚上光线暗弱,它静止不动时被猎物发现的概率要远小于蝴蝶,因而多数情况下不必如同蝴蝶般需要紧急起飞,故而在进化时采用了更节省能量的翅膀下垂平放的方式。以上是我一个外行自行想象的解释,不知对错,谨在此提请各位朋友们多多指教。

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