第281話:毛蟲水上飄

2021/10/05閱讀時間約 4 分鐘
超人特攻隊中的小飛狂奔起來,也可以在水上奔跑(來源:Brad Bird/Pixar)
每年夏天畢業季節,我們東海大學的著名地標「路思義教堂」周邊的鳳凰木就會爆發般的盛開出火紅的花朵,歡送我們的畢業生。不過在十年前,爆發的不只是鳳凰花,而是毛毛蟲!這是「鳳凰木夜蛾」的幼蟲,那一年毛毛蟲像下雨一樣從樹上掉下來,住在教堂附近女生宿舍的女同學們即要出門去上課時都得撐傘,不是為了擋雨擋太陽,而是要擋從天而降的「毛毛蟲雨」,路上不時有沒撐傘而被毛毛蟲雨嚇壞的人的尖叫聲。
東海真是生態的寶庫啊!快來唸喔!(寫上面這段簡直是「逆招生」…)
不過別擔心,最近十年倒是都沒再次發作,毛毛蟲的數量算是「很正常的那種多」啦。
說到毛毛蟲,最近在生物界有個大發現,不只武俠小說中的武林高手會「鐵掌水上飄」,蛾類的幼蟲也會「毛蟲水上飄」。
靠表面張力支撐的水黽,腳與水面接觸處可明顯看出表面張力的作用(來源:Pixabay)
有些動物能在水上行走,是生物學家早已知道的事,體態輕盈的水黽,靠著細長的腳貼在水面上所產生的表面張力,可以支撐牠的體重讓牠停留在水面上,或者優雅的滑行;另一種機制,是當「雙脊冠蜥」遇到蛇這個天敵在附近出沒時,會在水面上狂奔逃走,由於聖經中記載了耶穌在水面上行走的神蹟,這種蜥蜴因而得到了「耶穌基督蜥蜴」(Jesus Christ lizard)的稱號。這個機制是以腳掌快速拍打水面,靠水給腳掌的反作用力來支撐體重。
有「耶穌基督蜥蜴」之稱的雙脊冠蜥(來源:Wonderpolis)
過去沒人想到毛毛蟲也能在水上移動,因為比起水黽來體重太重,而且沒有長腳來產生足夠的表面張力;行動遲緩的毛毛蟲當然也沒有用腳掌極速拍打水面的能耐。我們對毛毛蟲的印象,多半是在樹上或地上蠕動。
不過兩位日本的研究者有了新發現,一位是「星崎綠色基金會」(ホシザキグリーン財団)的主任研究員林成多(Masakazu Hayashi),這個基金會是以環境生態保護為目標,母公司是一家製造冷凍機、洗碗機、調理機等專頁餐廚設備的「星崎集團」(ホシザキグループ);另一位是神戶大學生密機能科學系的杉浦真治(Shinju Sugiura)准教授。他們在偶然的機會下,看到某種蛾類的毛毛蟲從水面上橫越了小溪流,嚇了一跳。他們決定研究一下這是毛毛蟲普遍具有的能力呢,抑或只是個湊巧發生的特例。
本研究看到的水上行進毛毛蟲,也可看出表面張力的作用(來源:PeerJ)
兩位研究者在鳥取縣四處探索,抓了13種蛾類的幼蟲,把牠們丟進水槽裡,然後觀察牠們的行為。
13種毛毛蟲中,居然有7種是可以在水面上前進的,超過半數!
不只如此,毛毛蟲在水面上行進的速度比在地上爬的時候快得多,最快的可以達到每秒10公分!牠們並不是以「用腳走路」的方式在水面上移動,而是類似蛇的行進方式,不斷扭動身軀來前進。而在這個行進的過程中,跟水黽一樣是靠表面張力支撐牠們在水面上不往下沉。不過這裡的物理學:毛毛蟲跟水面如何產生足夠的表面張力,以及如何靠扭動身體來前進的動力學,都還有待進一步研究。
也就是說,接下來是物理學家的舞台了,上吧!
研究人員表示,毛毛蟲如果是棲息於濕地周邊的話,以附近的植物為食的話,可能經常會有落水的風險,因此演化出這種能力。
這個研究,發表於2021/09/13的「PeerJ Life & Environment」期刊。
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PeerJ Life & Environment論文(2021/09/13):https://peerj.com/articles/11971/
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