《蝴蝶熱》:馬兜鈴鳳蝶可以改變先天記憶中的設定,其他蝶種必定也同樣聰明

《蝴蝶熱》:馬兜鈴鳳蝶可以改變先天記憶中的設定,其他蝶種必定也同樣聰明
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我們想讓你知道的是

對於蝴蝶這種獨來獨往的昆蟲來說,細膩的學習方式或許更重要,因為單隻的蝴蝶必須一肩扛起所有生活重擔:覓食、交配、找蔽身處、產卵,這些任務大都必須在幾天或幾周內很快完成,而牠們所處的環境卻經常是無法預料的。

文:蘿賽(Sharman Apt Russell)

蝴蝶的智慧

花和蝴蝶有一種生意關係。蝴蝶需要花蜜裡的能量,而花蜜是花朵製造來吸引傳粉者的。當蝴蝶伸直牠的針狀吻去找花蜜時,花朵雄蕊上的花粉粒,也就是雄性生殖細胞,會沾到這隻昆蟲的身體,這些精子細胞因此被這昆蟲帶到另一朵花上,於是花粉就有機會附著在雌性的柱頭上,使這朵花的卵得以受精。

花和蝴蝶交易時會想要一個靈光的生意夥伴,不要太聰明,像那些大黃蜂,誰都知道牠們的惡劣,從花的基部後方進到花裡,只會偷吸花蜜,而不帶走花粉;也不要太笨,像某些螞蟻,吸了花蜜,帶走花粉,卻漫不經心的,以化學方式使這些花粉喪失生育力。花朵說話時,需要一個好的傾聽者,能夠明白規則並且確實遵守,它們要對方帶走自己的一堆花粉飛到另一朵有類似顏色、類似外形並且相容的雌性柱頭。

花與蝴蝶之間的協議,說老實話,比不上花和一些其他昆蟲之間的協議完備。生物學者認為昆蟲的聰明是有階級的,位置在最頂端的就是蜜蜂。

「蜜蜂被視為昆蟲世界的知識分子,」研究蝴蝶的生物學者瑪莎說。「牠們有沉重的壓力,要有效率地採集花蜜和花粉,讓牠們的蜂窩能過冬,牠們有那種『忙碌的蜜蜂』的氣息,牠們有神奇的蜂巢建築。牠們還有嚇人的刺,我認為這一點更增加牠們的魅力。」

在一項實驗中,蜜蜂被訓練要在每天早晨九點半和十一點之間去挑選一朵藍色花的右下方花瓣,然後在十一點和十二點半之間去挑出一朵黃色花的左下方花瓣。這些蜜蜂約有百分之八十的時候是正確的。如果要研究人員去做同樣的工作,他們的正確率說不定也就是這個數字呢。在實際生活中,蜜蜂就像某些蝴蝶一樣,會巡行一連串的花朵,這些花只在一天當中的某些時刻會開,並且只在這些時刻提供花蜜,牠們的學習能力是深植在時間中的。

在另一個實驗裡,共三次的採蜜飛行中,實驗人員給蜜蜂九次不同的味道聞,中間只隔二十分鐘,每種氣味會帶給牠們不同的報酬。第二天這些蜜蜂能在正確時刻挑出正確的氣味,九次全都正確。

蜜蜂和螞蟻以及許多黃蜂一樣,是群居的昆蟲,生活在高度組織的窩中。科學家認為這些昆蟲的學習能力最強,因為牠們必須發展出溝通和互動的方法。

昆蟲學者對蜜蜂所知也較多,這也是因為蜜蜂比較容易研究、容易飼養、容易以一個持久的聚落方式保存。

「但是許多其他昆蟲也同樣聰明,」瑪莎說。「牠們受到委屈、被加上了刻板印象。比方說,蝴蝶很美麗,牠們在陽光下四處吸取花蜜、交配、產卵。牠們看起來很懶散,又打扮得漂漂亮亮。事實上牠們只是聰明地做著牠們必須去做的事。」

對於蝴蝶這種獨來獨往的昆蟲來說,細膩的學習方式或許更重要,因為單隻的蝴蝶必須一肩扛起所有生活重擔:覓食、交配、找蔽身處、產卵,這些任務大都必須在幾天或幾周內很快完成,而牠們所處的環境卻經常是無法預料的。

瑪莎最初有興趣的並不是蝴蝶,而是花朵。她對於許多種花會在成長後改變顏色感到不解:例如羽扁豆的藍色花瓣上的白點變成紫色、白色水仙花田變成粉紅和紅色,另外有一種白花上的黃圈會消失。

馬纓丹的花是叢生花序,一束束長在同株植物上。開花的第一天,馬纓丹花是檸檬黃;第二天,花變成橘色;第三天,變成紅色。現在瑪莎知道這些和其他共有兩百種以上的開花植物為什麼會隨著年紀而改變顏色,它們是在發出訊號給它們的傳粉者,告訴牠們自己沒有花蜜或是再過些時候就要沒有花蜜了。如果順利的話,它們也已經受精了,因此傳粉者可以到同一個馬纓丹叢裡去探尋其他較年輕而沒有受精的花。

馬纓丹叢希望它的花朵被探查、受精得越多越好,而蝴蝶希望盡可能做最少的工作、採集到最多的花蜜。

花朵表示自己已經受精的方式是乾縮並且凋謝,但是如果花朵仍然有繁殖變化,部分花朵或許仍然有花蜜可用,或可繼續受精。

還有,如瑪莎所說:

許多傳粉者都是以視覺為主。有東西吸引牠們的目光,牠們就決定要過來。花朵的炫目展示就像一面遠方的旗子,從老遠的地方吸引蝴蝶。一旦這個傳粉者來到面前,植物需要發出另一個訊號,告訴牠們到哪些花朵去探蜜。馬纓丹叢會讓花朵開上三天,如果不以訊號告訴對方哪些花有好東西哪些花沒有,傳粉者或許會浪費時間,於是發火離開。

瑪莎自問花朵為什麼要改變顏色,也找到了這個答案。接下來碰到的問題是,她不解這些蝴蝶多半時間用針狀吻伸到花蜜豐富的「黃色」馬纓丹花中,而不是橘色或紅色花。這種反應是本能或是學習而來?或是二者都有?

那些關於蝴蝶的老調果然不假嗎?

做昆蟲的實驗會用到美術與工藝手法。我們不難看到身為兩個孩子母親的瑪莎,開心地用皺紋紙條黏上一個塑膠吸量管尖,做出像是雛菊的紙花。這些假花直徑有兩吋多,顏色有黃、紅、藍、綠、橘和紫,隨意放在一個棕色紙板上,彼此相隔六吋。

這時候,瑪莎已經搜集了馬兜鈴鳳蝶的幼蟲,並且培育出蝴蝶,牠們深藍尾部的翅膀上有紅和黃色的點。她把四十六隻蝴蝶一隻隻放進有假花的籠子裡。新出生、毫無經驗的馬兜鈴鳳蝶以前從沒看過花。瑪莎和同事們便觀察牠們的行為。很清楚的,多數都喜歡黃色,其次是藍色,而後是紫色。

接著瑪莎到馬纓丹叢。由於花叢與覓食蝴蝶隔絕,所有花朵都因而保有著花蜜,但是即便如此,花朵的顏色仍然隨著成長而改變,從黃到橘到紅。瑪莎摘掉所有中間階段,也就是摘掉了橘色的花,而將花叢操作成三種形態,並且用紙蕊把花蜜取走。其中一叢維持天然的形態,也就是黃花有花蜜、紅花裡沒有;另一叢恰恰相反,黃花沒有蜜、紅花有蜜;另一叢則是黃花、紅花都沒有蜜。

這時候瑪莎就可以享受有趣的部分了,她觀察這些沒有經驗的鳳蝶如何對待每個花叢,以及牠們從一種花叢被送到另一種花叢時如何反應。雖然蝴蝶本能地選了黃色,但在牠們知道有花蜜的是紅花以後,就會換到紅花上,這個過程大約要十次造訪。這種形態再次更改後,蝴蝶也會再次更改。牠們會調整、再調整。這件事更進一步證實研究人員之前一直在說的事:蝴蝶有頭腦,懂得適應。

在後來一項實驗中,瑪莎和同事帕帕亞用馬兜鈴葉的萃取物訓練馬兜鈴鳳蝶去找出綠、藍、黃或紅等色的關聯。馬兜鈴是這種鳳蝶產卵的植物。同樣這些蝴蝶再各自接受訓練,去熟悉有花蜜作為報酬的不同顏色。當牠們面前有一排紙花時,大多數蝴蝶都會飛到牠們受訓指定的顏色上,伸出針狀吻去探蜜,並且用前足敲打出聲或捲起腹部產卵。

從這裡我們知道馬兜鈴鳳蝶可以記住兩種不同內容顏色的意義,並且作出反應。

在一項更進一步的實驗中,帕帕亞和一名學生訓練雌蝶在紅花和藍花上產卵,並且保留牠們對於綠色的先天偏好。這三種不同顏色是鳳蝶必須理解的產卵訊號。這項成就十分了不起,因為鳳蝶的記憶無法和餵食活動或是產卵活動相連,非得在單一一項活動和兩種其他記憶的內容中整理出。

帕帕亞在研究蝴蝶的工作中發現蝴蝶有其各自不同的性格。「我不是在暗示牠們有什麼意識,」他急忙加上一句,「或是信口開河地推論說和人類存在有關聯。」

但是蝴蝶不是機器人,行動不會完全一致。在一些實驗中,帕帕亞將蝴蝶標上標籤,跟隨蝴蝶到田野中。他發現他可以認出某些「在飛行中」的蝴蝶,但不是因為牠們的標籤,而是因為牠們的行為。個別蝴蝶搜尋食物或寄主植物會有不同方式,會到不同地方去搜尋,搜尋的頻率也各自不同。

「最初或許會有基因上的差異,之後會有營養的差異,」帕帕亞說。「但除此之外,蝴蝶都學習到許多事情,牠們的寄主環境、捕食者的出現和類型、以牠們體型和重量而言如何飛得最好、棲息地結構等等。每隻蝴蝶對於各項的經驗都略有不同,因此任何一隻蝴蝶的經驗都是獨一無二的。」

如果我們全都辭了工作,現在就走出屋外觀察蝴蝶,我們會發現各種各樣的事。顯然,不僅只有馬兜鈴鳳蝶可以改變先天記憶中的設定,其他蝶種必定也同樣聰明。

甘藍粉蝶也能夠針對正確的報酬挑出正確的顏色,而且只要有一次經驗就夠。對於孔雀蛺蝶、淡黃粉蝶或姬紅蛺蝶,也沒有理由懷疑牠們不具有同樣的智慧。就這件事而言,綿羊麗蠅也有相同的智慧,牠可以將報酬和顏色加以關聯,速度和蜜蜂一樣快。

在不同的實驗中,甘藍粉蝶也學會更有效率地在風鈴草或車軸草這種複雜的花形中找到花蜜。第一次探蜜時,花了多達十秒的時間翻找,等到第四次探蜜時,蝴蝶已經能將時間縮短大半。

然而當一隻甘藍粉蝶必須改變花朵種類探蜜時,牠一時間會困窘狼狽,即使第二種花是這種蝴蝶熟知的。這種「干擾效果」或許會增強花朵所需的那種忠誠或堅貞,因為它們並不希望自己的外觀太容易被記住,又太容易被重溫。車軸草希望甘藍粉蝶有理由一直去探查牠們已經熟知的自己,而不要轉換到其他朵看來傻氣可笑的什麼風鈴草。

但是蝴蝶還是會轉變,而在這個過程中就喪失了效率。從一個花種移到另一個花種的弄蝶,處理時間增加不到一秒鐘。這重要嗎?當你一天要在幾百朵花中跳來跳去時,這幾百個不到一秒的時間加起來是很多呢?或者其實是少得不足以有何差別?

即使你的腦子比豌豆還小,只比罌粟子大一丁點,這還是值得考量的事。

在一個競爭的世界裡,我們不免猜想最聰明的蝴蝶是哪一種。多數人會指向長翅蝶屬,這是一種被研究得相當完整的熱帶蝴蝶群。牠的毛蟲主要以百香果蔓藤為食。這種蝴蝶有些又稱作長翅蝶,或郵差蝶(postmans,即紅帶毒蝶),因為牠們會定期造訪某一系列花朵。這種蝴蝶大多數都色彩鮮豔,還有一抹抹的橘色、紅色、黃色或藍色,這些是很明顯的「難吃」訊號。

長翅蝶可以活到蝴蝶的高齡,最長高達八個月。因為牠們作毛蟲的時間占整個生命長度的比例要比大多數蝴蝶群要低,牠們吃得比較少,體重也較輕。當成蟲從蛹中出來後,牠們仍然必須找到百分之八十的養分來製造卵子與產卵。或許就是這個原因,牠們的蒐食行為很複雜。牠們學會每天造訪植物的路線,而牠們也是少數吃花粉的蝴蝶之一。吃花粉就必須要處理針狀吻中的花粉粒,將它們混合、浸泡在唾液中,並捲動舌頭去撥動花粉,接著再喝下這豐富氨基酸的液體。相較其他種類蝴蝶,吃花粉的蝴蝶處理馬兜鈴花朵的速度比較快,探尋花朵時也更為徹底。

這一屬的蝴蝶記憶力很強。牠們記得自己喜歡的花朵、記得喜歡的棲息地點。牠們也會記仇,會避開幾天前某個科學家捕捉牠們的地點。

在某個實驗室裡,只有長翅蝶屬蝴蝶可以記得不要飛撞上日光燈泡。

牠們在SAT測驗上大約可以得到兩分。

和大多數科學家一樣,瑪莎會追蹤問題,而一個問題又引出另一個問題。她從研究為什麼花朵會改變顏色,轉到蝴蝶如何學習認得顏色,又轉到弄蝶幼蟲所做的樹叢蔽身處具有一致性,到弄蝶幼蟲彈出糞便的機制,到其他動物如何處理糞便。現在她致力於一個她稱之為「排泄生態學」的領域。

「毛蟲是很好的研究群,」她說,「因為牠們的糞便較無害。不過我也對觀察其他動物如何處理糞便也有興趣,例如鳥類。」

這和蝴蝶腦袋沒有關係,倒和人腦有密切關聯。

書籍介紹

本文摘錄自《蝴蝶熱:一段追尋美與蛻變的科學自然史》,貓頭鷹出版
作者:蘿賽(Sharman Apt Russell)
譯者:張琰

第一本細膩刻劃人類狂熱與蝴蝶生命史的自然書寫
記錄人類狂蒐集蝴蝶的歷史軌跡,深入描述蝶類生態

17世紀,人類對蝴蝶的狂熱達到了巔峰。貴族雇用獵人在世界搜括珍稀蝴蝶,世界公認最偉大的蝴蝶迷羅斯柴德爵士,個人的蝴蝶收藏就高達225萬隻,令大英自然史博物館的蝴蝶收藏超越了任何時代的任何地方,也促進了博物學的長足發展。

蝴蝶生命的每個階段,都有複雜的生存機制。從幼蟲時期起,牠就必須面對鳥、寄生蜂、螞蟻等不同類型的捕食者、競爭者、有毒植物等,直到化蛹、成蟲,直至雌蝶成功挑選一株植物產下牠的卵,完成整個生命史的循環。最後,我們將與上億隻北美帝王蝶一起從加拿大往南橫越大西洋3,200公里,直至溫暖的墨西哥。這個世界上最壯觀的自然景象之一,必須歷時四個世代的蝴蝶才能完成,卻能遵循完全相同的路線,至今人類仍然無法知曉其原理。

保護與共生的未來

20世紀,蝴蝶研究進入了生態學的範疇。90年代的洛杉磯,一名無惡不作的幫派份子包納,出獄後無意參與了生態工程而接觸了蝴蝶保育,全心全意地投入其中。他與生物學家馬通尼學者合作,一起進行成功復育了野外滅絕多年的艾爾席貢度琉璃小灰蝶,雙雙獲得了國家的「自然保護特別成就獎」,並在實驗室一起工作至今。

今日,在美國、哥斯大黎加等國家,蝴蝶的保育與復育,催生了更為健全的觀光產業,甚至因較強的經濟利益而令昔日的破壞者轉而保護森林。曾經受到人類傷害的蝴蝶,為環境再生提供了全新的可能性。

  • 繁中版獨家收錄台灣專題報導〈再見!蝴蝶村〉,記錄台灣蝴蝶工業的歷史

號稱蝴蝶王國的台灣,也曾靠蝴蝶產業撐起了一片天。在二戰結束後,埔里曾有多達47家蝴蝶加工廠,以蝴蝶製作貼畫等的「蝴蝶加工業」帶來巨大的外匯。本書特別收錄特別報導〈再見!蝴蝶村〉,讓您在作者的自然書寫背景之外,更能理解蝴蝶曾在這片土地上的足跡,以及本土對蝴蝶保育的努力。

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Photo Credit: 貓頭鷹出版

責任編輯:潘柏翰
核稿編輯:翁世航


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