物理和生物因素对蛾类导航性能的影响：揭开夜间觅食者的导航奥秘

研究人员为探究生物和非生物因素对夜间觅食者导航性能的耦合效应，以粉红棉铃虫蛾为对象开展研究，发现生物物理因素对雄蛾导航性能有综合影响，该研究为理解化学感知提供重要依据。

　　在神秘的大自然中，昆虫的生存与繁衍依赖于各种神奇的能力，其中化学介导的通讯就像它们的 “秘密语言”，在寻找食物、躲避天敌和寻找伴侣等重要活动中发挥着关键作用。蛾类，作为昆虫界的一员，其雄蛾寻找配偶的过程充满了挑战。在复杂多变的自然环境里，雄蛾需要在由各种生物和非生物因素交织而成的 “气味景观（odorscape）” 中，精准地定位释放性信息素的雌蛾。然而，以往大多数研究都只是孤立地探究单个因素对雄蛾导航性能的影响，就像盲人摸象，只了解到局部的情况，无法全面地揭示这个复杂过程背后的机制。为了填补这一知识空白，来自以色列、美国等多所科研机构的研究人员开展了一项深入的研究，相关成果发表在《Movement Ecology》杂志上。

研究人员以夜间活动的粉红棉铃虫蛾（Pectinophora gossypiella）为研究模型，聚焦于雄蛾在不同气味景观下的导航行为。他们精心挑选了三个关键的生物物理因素：气味源的质量（即释放性信息素的雌蛾的生殖潜力，高生殖潜力的为喂食 10% 糖溶液的雌蛾，低生殖潜力的为只喝自来水的雌蛾）、气味源的可用性（设置一个或两个气味源，模拟不同的选择情境）以及气流特征（分为不受干扰的稳定气流和受干扰的气流，通过在风洞中放置垂直圆柱体来制造干扰气流）。

在实验过程中，研究人员运用了风洞实验装置和 3D 红外高速摄像技术这两个关键技术方法。风洞实验装置为研究提供了一个可精确控制环境条件的模拟空间，能够稳定地维持特定的温度、湿度和气流速度。3D 红外高速摄像技术则像一双敏锐的 “电子眼”，可以实时捕捉雄蛾在飞行过程中的三维位置信息，记录它们从释放点到找到气味源的整个飞行轨迹。

研究结果令人瞩目。在导航性能方面，物理因素（气流条件）的影响十分显著。当处于干扰气流环境时，雄蛾成功找到气味源的成功率大幅降低，尤其是在无选择处理中，干扰气流下的雄蛾成功率显著低于其他组合。同时，生物因素，即气味源的质量和数量，也对雄蛾的成功率产生了强烈影响。当有高质量雌蛾（喂食糖溶液）释放的气味时，雄蛾成功找到气味源的概率更高。然而，当高质量气味源上风方向的气流受到干扰时，这种优势就会消失。在导航模式方面，研究人员从群体水平和个体水平进行了分析。群体水平上，干扰气流下雄蛾的飞行速度更快且分散程度更高，而在稳定气流中，雄蛾飞向高质量气味源时速度更快。个体水平上，生物物理条件对导航效率和总导航时间有显著影响。干扰气流下，雄蛾的导航效率更低，总导航时间更长；而在稳定气流中，选择高质量气味源的雄蛾导航效率更高。

在讨论部分，研究人员指出，该研究首次揭示了物理和生物因素在雄蛾气味景观中对其导航性能的综合影响。气流特征对雄蛾导航性能的影响比生物特征更强，这表明在自然选择中，能够在不稳定气流环境中成功导航找到配偶的雄蛾更具优势。同时，气味质量的影响也不可忽视，它体现了性选择在化学性通讯中的作用。此外，雄蛾在复杂气味景观中的导航性能是多种因素综合作用的结果，它们在飞行过程中会根据气流条件、气味源的可用性和质量等信息进行权衡决策。

总的来说，这项研究具有重要的意义。它不仅帮助我们更深入地理解了蛾类在复杂环境中的导航机制，还为化学感应领域的研究提供了宝贵的见解，有助于揭示自然和性选择在塑造生物行为方面的复杂关系。这一成果就像一把钥匙，为进一步探索昆虫行为和生态演化的奥秘打开了新的大门，让我们对大自然中生物之间的相互作用有了更深刻的认识。