马库斯·伯恩：蜣螂的舞蹈

蜣螂的脑子只有米粒那么大，却能够在将他们的食物——动物粪便——运送回家的过程中展示出令人称奇的智慧。它们怎么做到的？一切都要从它们的舞蹈开始说起。（录制自 TEDx WitsUniversity）

是的，这是真的便便

而我今天来就是想跟大家分享

我对便便的热爱

或许这很难让你接受，

但是我想你大概会对这些小家伙们

处理便便的方法感兴趣的。

这个小动物的脑子只有

米粒那么大，但是它的能耐

超过了你我的想象。

基本上它所有的能耐都是围绕着它的食物

也就是便便。

现在，该如何开始说这个故事呢？

看起来从（别的动物的）排泄开始比较合适

因为便便就是其它动物的排泄废物，

但是它还是有营养成分的

对于蜣螂（屎壳郎）而言里面的营养成分

已经足够它们维持生命了

所以蜣螂靠吃便便生存，

它们的幼虫也靠吃便便生存。

实际上它们就是在一个大粪球里长大的。

在南非，人类已经发现了800种蜣螂

在全非洲则发现了2000种，

全球的蜣螂种类大概有6000种。

所以，对蜣螂而言，便便味道是极好的。

除非你下定决心用手把便便捡起来

并仔细的检查，否则你可能会漏掉

世界上90%的蜣螂物种，

因为它们会直接钻进便便里，

直直地钻下去，一直钻到地面，

在地下造一个巢穴

然后在便便和巢穴之间来回穿梭。

现在的问题是，他们如何处理这些食材？

大多数蜣螂都会以某种方式把便便打包。

大约10%的种类会把便便裹成一个球，

然后把这个粪球滚到别的地方去，

经常会离发现便便的地方远一点。

而它们在滚粪球这件事情上

真的有一些独门绝技。

现在你看到的蜣螂有一个裹的很好看的粪球。

从它腿后的一小撮毛可以看得出来

这是一只公蜣螂

而且显然它对于自己屁股下面的东西很满意

现在它马上就会遇到另一个坏蛋蜣螂

成为一个被抢劫的受害者。（观众笑）

这也很清楚的体现出

粪球是一个价值很高的资源

这么有价值的资源，需要用特殊的方法

小心的看护，而我们认为蜣螂之所以

要把（便便打包成）粪球推走也是因为这个原因，

因为如果想要占有整个粪堆的话，

打来打去是免不了的。

所以这个粪堆实际上——好吧，在照片拍摄的

15分钟之前它还是一个粪堆，

我们认为围绕粪堆的激烈斗争

造就了蜣螂非凡的

滚粪球的能力。

你可以把蜣螂的旅程想象成

穿越非洲大草原。

它的头是朝下的，而且是倒着走。

最古怪的地方是蜣螂如何能够控制粪球的方向，

同时还需要防止自己的头被烤熟了。

这是非洲，非常的热，

现在我要跟大家分享的

是我自己和我的同事做过的一些实验

我们研究了蜣螂

是如何处理这些问题的。

看这些蜣螂，

我希望你注意到两个细节。

一是它如何处理我们

放在路上的障碍物。看，像是跳舞一样，

然后它继续照着它一开始的方向前进，

分毫不差。

一小段舞蹈，然后又冲着一开始的方向。

非常明显这个小东西有方向感

而且知道要往哪里去。

这是非常、非常重要的一件事情

你自己想想看，你站在粪堆上，

你现在有了一个粪球，而你想要它离别的蜣螂远远的，

最快的转移路线就是一条直线。

于是我们做了更多的实验，

我们把蜣螂脚下的地皮

挪了挪位置，然后看它的反应。

现在蜣螂所在的一小块范围

已经被我们转了90度。

它毫不畏惧，它清楚知道要往哪里走，

而且它转向了一个特定的方向。

我们第二个问题是

它们怎么做到的？

它们做了什么？有一条可能的线索。

它们经常需要爬到粪球的顶端

这样它们可以看到周边的环境。

这时候你可能会想它们爬上了粪球之后

能看到什么东西？

周围有什么“标志性建筑”让蜣螂能够

指引自己的方向？而最明显的地标

应该就是天空了。我们接着想，

现在（大白天）它们看天上能看到什么？

最显眼的就是太阳。

于是我们做了一个经典实验，

我们移动了太阳的位置。

我们现在用一块板把太阳遮起来

再用一块镜子把太阳

挪到另外一个位置。

然后我们看这些蜣螂怎么办。

它调整了一下，

然后转到了跟原先的前进路线

完全相反的方向。

这是怎么回事？这很明显的证明了它们靠太阳认路。

对它们来说太阳是天上很重要的一个指引。

可是是太阳并不是一直挂在天上，

日落之后太阳就在地平线以下了。

在日落之后天空中

充满了大量的偏振光

这是我们人类的眼睛所看不到的。

现在太阳在远处的地平线上

我们知道太阳在地平线下时

我们假设在这个位置

这是北极和南极，偏振光沿着这条长长的路线贯穿天空

我们的眼睛看不到它们

但是蜣螂可以看到。

我们怎么证明这点？其实不难，

我们找到一个很大的偏振光滤镜，

把它罩在蜣螂上面，把偏振光滤镜调整到

跟大气中的偏振光对应的角度

蜣螂从我们的滤镜下面出来了

右转了一下

因为它重新看到了

没有被过滤的天空

于是它就又可以把自己的路线

调整到最初的前进方向上。

这个实验证明了蜣螂可以看到偏振光。

现在，让我们回顾一下，

蜣螂做什么事情？它们滚粪球。

怎么滚粪球？它们沿着直线滚。

它们怎么能滚出一条直线来？

它们通过天上的太阳和偏振光线索进行定位。

有些线索我们人类看不见。

但是它们是怎么感知到天上的各种天体信息的？

这是我们就接下来要关心的。

我们关心的就是这段舞蹈（调整方向的过程），

我们相信这个行为很重要，你看

它每次都会停下来，调整一下

然后朝着它想去的方向推进。

所以问题是它们在跳舞（调整）的时候做了什么？

在它们重新调整方向之前我们能够误导它们多远？

在这个实验中，我们铺了一段管道

让蜣螂不知不觉的

走入这个特殊的管道

这个管道一点一点的让蜣螂改变方向，

最终让它转了180度的大弯

跟它刚进管道时的方向恰恰相反。

我们来看看它的反应：

现在它跟原来的方向偏了90度，

现在它正要——它在这里停了下来，

它已经跟原先的方向偏差了180度。

看它的反应

它跳了一小段舞，它转了过来，

它开始往回推。它清楚的知道自己在干嘛。

它清楚的知道哪里出了问题，

它也清楚的知道怎么处理这个问题。

而这种舞蹈本身就是调整自己的动作。

让它们可以重新确定方向。

这就是蜣螂的舞蹈，但是我们花了这么多年

蹲在非洲那么热的灌木丛中观察蜣螂

我们除了发现蜣螂的舞蹈是用来调整方向

我们还发现了舞蹈的另一个用途。

时不时的，每当它们爬上粪球的顶端时，

它们都会擦自己的脸。

再看一次，

现在我们想，它这是在干什么？

现在地面很烫，而当地表很烫的时候，

它们跳舞就跳得频繁。当它们跳这种舞蹈时，

它们会擦自己的脸的底部

我们猜想这可能属于体温调节的行为。

我们猜想它们之所以这么做是想要

把脸上滚烫的沙子擦掉并涂点吐沫

在自己头上降温。

于是我们设计了两个实验场。

一个温度很高，一个温度不高。

我们遮起来这一块地，另一块什么也没遮。

接下来我们用热成像摄像头去拍摄蜣螂。

你现在看到的是我们实验的热成像图

你可以注意到在图像中

粪球的温度很低。

所以事实上就是，当你从温度的角度来看

便便太酷了（酷和冷都是“cool”）（观众笑）

当然我们最感兴趣的还是比较地表的温度

和蜣螂的温度差异。

地表的温度大概是50摄氏度左右，

蜣螂和粪球的温度大概处在

30到35摄氏度这个范围。

所以对于正在穿越炎热的“非洲大草原”的

蜣螂而言，粪球就是个巨无霸冰淇淋。

它没有爬上粪球也没有跳舞，

因为它的温度已经相对较低了。

它的体温跟你我都差不多。

值得注意的是它的小脑袋温度非常的低。

但是如果同样的事情发生在炎热的环境中，

看看这边地表的温度，

大概在55到60摄氏度之间。

注意看蜣螂开始频繁的跳舞。

注意它的前腿，非常的热。

粪球提供了一个降温场所，

我们认为蜣螂之所以爬上粪球，

擦自己的脸是为了让自己凉快一些，

并把前进过程中沾上的热沙去掉。

然后我们给蜣螂穿上了特制的小鞋子，

希望搞清楚蜣螂是不是

用它的前腿来检测地表的温度。

看这里你能发现，穿了鞋子的蜣螂比没穿鞋子的

爬上粪球的次数要少了很多。

我们叫这些小鞋子为“清凉靴”。

鞋子的原料是从一个牙印胶膜上剪的，

我们还把它们的粪球放在冰箱里面冷冻，

给蜣螂提供一个冰爽可口的冰淇淋粪球，

我们发现相比热腾腾的粪球，

它们爬上粪球的次数少了很多。

这种手法叫“踩高跷”。这跟你我穿过沙滩时

避免脚被烫到的行为是类似的，

我们跳上一条毛巾，不知道谁的毛巾 ——

“抱歉，我踩到了你的毛巾。”——

然后你又跳到另一个人的毛巾上，

这样你就不会烫到自己的脚了。

蜣螂也是这么做的。

我还有一个好玩的事情要跟你们分享，

关于这个特别的品种。

这个物种属于“Pachysoma”属。

“Pachysoma”属包含13个不同的物种，

它们有种行为很特别，我想你会很感兴趣。

看这只蜣螂，注意看它在干嘛。

你看到不同了么？

它们运动的比看起来要快很多，现在是慢速播放。

它在向前走，

事实上它随身带了一个粪丸子。

虽然这是同一属中不同的物种，

但是觅食行为都是完全一致的。

这只蜣螂还有一个有意思的地方

就是它会建立巢穴并存储粮食，

这让我们觉得很神奇。

注意看这只，它正打算

做一个窝。

然后它不满意它一开始选的地方，

它找到了第二个地段

50分钟后，窝建好了。

然后它开始外出寻找食物

并囤积了大量的粪丸子。

我想让你注意的是它出去的路径

和回来的时候走的路径。对比一下。

从总体上看，你会意识到它回家的路线

要比外出的路线更加像是直线。

当外出觅食时，它总是东张西望的

寻找新的便便。

回家的路上，它知道家在哪里，

而且它想走直线回家。

这点很重要，与其它绝大多数蜣螂的单向旅程不同，

这只蜣螂的需要在食物来源

和自己的巢穴之间反复来回。

注意看，另一场发生在南非的

犯罪行为正在进行。（观众笑）

它的邻居偷了它的一个粪丸子。

我们刚才观察到的行为

称为“路径整合（path integration）”。

这个的意思是说蜣螂

知道巢穴的位置，它沿着弯弯绕绕的路线

寻找食物，一旦它找到了食物，

它沿着直线返回巢穴。它清楚的知道家在哪里。

有两种方式可以做到这一点，

我们可以通过挪动蜣螂巢穴位置的办法

来确定它使用的是哪种方式。

如果它使用的是地标信息，那么它会找到自己的巢穴；

反之如果使用的是路径整合，

它就会找不到，跑到一个错误的位置去。

在这里使用“路径整合”的意思是指

它记得走过的步数或走过的距离。

它知道家的方向，知道应该往那里走。

如果巢穴被挪动，它将会走到错误的地方。

现在我们来看看这个蜣螂

在相似的实验中如何反应。

这就是我们狡猾的实验员

它转移了蜣螂，

我们看看接下来会发生什么

这是一个巢穴，食物就放在里面。

食物被移动到了一个新的位置

如果它使用的地标导向

它应该可以找到巢穴

因为它能够识别洞穴周围的地标

如果它使用的是路径整合

它应该跑到一个错误的地方去

现在让我们来考验一下蜣螂

看看会发生哪种情况。

现在它跑到了那里

它本打算冲着巢穴的方向，但是看看结果。

丢人啦。

它没有头绪。

它开始寻找巢穴的地点跟食物来源的相对距离是正确的

但是显然它已经彻底迷路了。

现在我们知道这种蜣螂是通过路径整合

来找到回家的路，但是我们无情的实验员

把它骗到了左上角然后抛弃了它。（观众笑）

所以我们现在看到的这些动物

它们会辨方向，它们使用太阳作为自己的指南针

来寻找它们的路，

它们还拥有某种形式上的

距离测算系统

我们知道这些动物能够记住自己走过的步数

它们用步数统计作为自己的里程表

来找到它们回家的路。

我们还不知道蜣郎是怎么做到的。

我们从这种动物脑袋只有米粒那么大的

动物身上能够学习到什么？

嗯，我们知道它们能借助天空中的天体线索

沿直线推球

我们知道它们的舞蹈是一种定向行为

也是一种温度控制行为

我们还知道它们使用路径整合系统

来找到它们回家的路。

所以，从这种成天跟便便打交道的小动物身上

我们可以学习到很多令人敬畏的技能

这些技能是你我都做不到的。

谢谢大家。（鼓掌）