静电在自然界中扮演着隐形角色,甚至可能帮助昆虫授粉。为了了解这种隐藏的力量,科学家们进行了一些非常奇怪的实验——并且用字面意义上的圈套“遛”蝴蝶。
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好的,本,
本吉·琼斯,我最喜欢的生物多样性记者。你好,伯德。你好。你有一个故事要告诉我。是的。我想告诉你我遇到的这个人,他给蝴蝶和飞蛾系上了小小的皮带,就像用钓鱼线做的皮带一样,然后带着它们在他的实验室里散步。而散步的意思是小小的飞行。所以想象一下,一个人带着一个现实生活中的风筝在走动
另一端是一只蝴蝶,他就像在房间里遛它一样。这太经典了,本吉。好的,所以……
他为什么要这么做,本吉?是的,我知道这项研究看起来有点荒谬,但他正在进行这项奇怪的、非常奇怪的研究,因为他认为这将有助于我们理解昆虫世界运作方式的一些基本原理,更具体地说,是关于昆虫如何与人类完全看不见的世界的一部分相互作用。所有
好的,本吉。我被迷住了。我被吸引住了。我会跟随你指引的方向。你想从哪里开始?让我们从这个人开始吧,萨姆·英格兰。他是一位感觉生态学家,这意味着他研究昆虫感知环境的方式。事实上,当我……很棒的工作。非常棒的工作。当我联系到他时,他正在从事一个项目,研究蜘蛛的视觉,并且正在把蜘蛛……
放在一个虚拟现实环境中的小型跑步机上,以了解它们如何对不同的刺激做出反应。所以,是的,疯狂的工作。你做错了工作,本吉。我知道,完全错了。我喜欢玩蜘蛛。但是,是的,系着皮带的蝴蝶。在他的博士学位研究中,他研究了静电如何影响昆虫世界。所以静电……
这基本上是电荷的积累。所以,就像我摩擦气球一样,对吧?或者,就像我在地毯上走动然后触碰到东西时会触电一样,对吧?那是静电?完全正确。所以,就像我们以这些小的方式注意到静电一样,对吧?比如,这里和那里触电。我还想到,比如,当你打开一个包裹,里面有一堆泡沫塑料颗粒,它们……
粘在你的身上。这也是关于静电的。所以萨姆正在研究昆虫中的这种情况。试图测量动物身上的静电荷是一件相当有趣的事情。没有很多人想做这个。他为什么想做这个?所以基本上,有一些研究表明昆虫可能以许多这些看不见的方式使用静电。一种方式是授粉。
所以如果我们回到静电的东西,当您打开包裹时,包装花生飞向您并粘在您身上,那里发生的事情是静电涉及电荷的积累。所以你和包装花生,你们其中一个带轻微的正电荷,另一个带轻微的负电荷,所以花生被吸引到你身上。当然。所以这实际上也可能发生在授粉中。
但不是花生和人,而是花粉和昆虫。所以花上的花粉,至少在某些情况下,似乎带有一些负电荷。
所以萨姆想要弄清楚的是,蝴蝶和飞蛾,这些极其重要的传粉者,是否可能带正电。如果它们带正电,那可能意味着花粉不仅仅是擦过它们的身体并粘在它们身上,而是在它们足够靠近花朵时实际上会飞过空气,就像微小的包装花生在你打开任何你令人兴奋的包裹时飞向你的身体一样。
如果他发现它们带正电荷并且这种相互作用正在发生,这可能会打开授粉的另一个维度,打开对自然以及我们如何获得食物至关重要的事情的另一个维度。
但是要弄清楚是否发生了这种情况,萨姆必须找到一种方法来测量蝴蝶上的电荷。实际上没有任何一种预先包装好的设备可以从亚马逊或其他地方购买来测量动物的静电荷。所以我们很多东西都必须定制制造。
这导致他把蝴蝶变成了他实验室里的小型活体风筝。基本上,萨姆认为昆虫在四处飞舞时可能会吸收正电荷。这就是它们充电的方式。
就像它们的翅膀与空气的摩擦就像我们沿着地毯滑行然后触摸门把手并触电一样。所以积累电荷。所以他需要让这些飞蛾和蝴蝶飞来飞去。然后在他让它们飞过之后,他还需要找到一种方法来测量它们是否带电。在这项研究中,我们非常依赖于一种叫做皮安培计的设备。想象一下一个金属环。
其想法是可以通过环路测量的电荷。所以他的任务,他的挑战,皮带的用武之地在于,他需要让蝴蝶和飞蛾穿过那个环路。等等,等等。所以他不仅仅是在实验室里用皮带遛蝴蝶。不。
而是让它们像微型蝴蝶马戏团一样飞过小环。这非常像狗展。从逻辑上讲,这听起来既简单,又当我试图想象把一个小皮带系在蝴蝶身上时。就像怎么?好的,是的。他是怎么做到的?好的,基本上有两种方法。
对于某些物种来说,这实际上相当容易。我可以做的是,我可以基本上把蝴蝶放在一个盒子里,我们用树叶把这个盒子衬起来,这样蝴蝶和飞蛾只与它们在自然生态中会接触到的材料接触,即树叶。你知道,当它们四处飞舞,落在树叶上,落在花朵上时。所以我们应该得到一个与生态相关的电荷测量值。
所以对于某些物种,我们基本上把蝴蝶放在一个盒子里,我们留下一个足够大的小孔让蝴蝶或飞蛾飞出来。很多蝴蝶和飞蛾都喜欢朝光飞去。基本上,当蝴蝶从盒子里出来时,我们可以将这个同心环传感器安装在盒子上的孔附近,蝴蝶会直接飞过环路,我们会得到这只蝴蝶或飞蛾电荷的测量值。
如果您可以让蝴蝶从盒子飞过这个环路,那就是简单的版本。许多蝴蝶和飞蛾不合作,所以对于那些不会自己飞出来的蝴蝶和飞蛾,他基本上必须让它们飞起来。我们实际上必须基本上用钓鱼线在它们的腹部系上小小的套索,这样我们就可以用钓鱼线在这些蝴蝶和飞蛾的腹部系上一个活结
这之后可以完全拆除。有些人,不是我,在这方面更有天赋。我必须承认,我有一个同事,汤姆·尼尔,我会每隔几天就来打扰他,说,我还有几只飞蛾和蝴蝶要你帮我套索。
这会伤害蝴蝶吗?不,这是一个好问题。就像,真的没有办法明确地知道,但萨姆说可能不会,而且蝴蝶在他研究之后似乎很好,他经常把它们放回野外。
他还提到,为了做到这一点,他会用二氧化碳将蝴蝶击晕。这会暂时将它们击晕。几分钟后,它们就会醒来。然后为了让它们飞起来,他只需要拉起皮带,这样它们就会悬挂起来。当蝴蝶悬挂起来并且脚没有着地时,它们会本能地开始拍打翅膀,因为它们想,哦,上帝,我在空中。我需要飞。所以……
蝴蝶开始飞了。这很有趣,因为一旦它们开始飞翔,你基本上就是在遛它们,就像遛狗一样。而且它甚至更,我不知道该用什么词来形容,可能是超现实的。就像有时感觉有点像发烧梦一样,特别是考虑到我的背景是物理学,我从未想过我会遛蝴蝶。
但我过去常常,你知道,用皮带把它们在实验室里飞来飞去。我当时工作的实验室在一侧有一扇巨大的玻璃正面。这扇玻璃正面直接面向大多数本科生步行去图书馆的主要走廊。
所以我经常在实验室里遛或放飞这些蝴蝶,本科生会透过窗户看着我,可能在想,那里到底发生了什么?但是
但是是的,肯定看起来像个有点疯狂的科学家。最终目标是让它们穿过这个环路来测量它们的电荷。但他想给它们足够的时间飞一会儿,这样它们就会像在野外从一朵花飞到另一朵花时那样吸收电荷。所以他在实验室里让它们飞了至少30秒。然后他的目标是让它们停止飞行,这样他就可以把它们
扔过环路。所以在某些情况下,它们不会停止飞行。它们就像非常顽强的飞行者,非常执着的飞行者。所以他会做的是,他实际上会播放蝙蝠的超声波声音。
蝙蝠是许多飞蛾的天敌。所以这些飞蛾在听到蝙蝠的声音时会本能地停止飞行,以此立即躲避即将到来的蝙蝠。只是在空中冻结?没错。它们会在空中冻结,停止飞行,然后它们就会悬挂在这个皮带上。然后他可以把皮带穿过环路,测量蝴蝶的电荷。
好的,所以飞蛾、蝴蝶,它们冻结了,它们穿过这个小环。它测量它们的电荷。他发现了什么?他发现它们带电了吗?哦,我会在休息后告诉你所有这些。休息?休息之后。休息来了。我会在休息后告诉你。尖叫。我尖叫了。休息,休息,休息,休息,休息。是休息时间。
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好的。所以在休息之前,萨姆正在让蝴蝶飞来飞去,并把它们拉过环来查看它们是否带电。
他发现了什么?简短的答案是,它们平均来说是带正电的。所以,就像他假设的那样,这些是带正电的,总的来说被证明是正确的。就像,有很多变化。他说有些是负的。但总的来说,他看到了正电荷。需要明确的是,这些不是那种如果你触摸蝴蝶就会触电的大电荷。这些是非常非常细微的正电荷……
但关键是,根据他制作的这些模型,蝴蝶和花粉之间的差异足以导致花粉被吸引到它们的身体上并跳过空间。
当然,昆虫拜访花朵时,通常会与花粉接触,所以花粉附着在传粉者身上的主要机制可能仍然是物理接触。
但我们的研究表明,这并非必要。即使只是短暂地盘旋在花朵旁的动物,也可能仍然能够将花粉吸引到它们的身体上,然后随后将花粉带到另一朵花上并为那朵花授粉。哇。所以它们……这意味着蝴蝶和飞蛾,以及其他昆虫可能……
可能会经历微小的电击,就像每次与花粉相互作用时一样?是的,我问了他这个问题,他说不是。它不够高。它真的……这是一个相当小的电荷。他说,就像……
它们每次靠近花朵时都不会触电。因为如果它们会触电,那么这很可能不会有益,并且会进化消失或适应消失或其他什么。但他表示,这很可能是
花粉可以跳跃几毫米,甚至一厘米或更多,这取决于蝴蝶的正电荷有多高,所以如果你真的仔细观察蝴蝶和花朵之间的相互作用,你可能会看到花粉在空间中移动,就像你扔到冰箱上的磁铁一样,或者类似的东西,我正在把我的磁铁扔到我的冰箱里,哈哈大笑
我知道,当我写下这句话时,我想,哦,这是一个很好的比喻。我想,在什么情况下,你像,你和你和磁铁以及冰箱之间有一厘米的距离?但这就像你随意走过你的冰箱大约一毫米远,并且有一个磁铁,它飞到了冰箱上。好的,我们取消磁铁的比喻。好的,所以……
这些昆虫似乎带轻微的正电荷。它们只是吸引花粉,还是世界上还有其他昆虫可能与之相互作用的静电现象?或者这些昆虫可以用这种静电能做其他事情吗?是的,静电能以许多很酷的方式塑造昆虫世界,并且
就像我阅读这篇文章时一样,真的,有一些令人震惊的例子。例如,蜜蜂可以感知一朵花是否被另一只蜜蜂拜访过。什么?因为电荷变了?是的,因为电荷不同。所以它们可能会避开一朵花,因为它带有的电荷……
表明它刚刚被拜访过。- 好的。- 然后是另一件事,这来自萨姆的研究,他的研究表明,一些被黄蜂捕食或吃掉的毛毛虫能够通过感知它们的正电荷或负电荷来检测黄蜂是否正在接近。当黄蜂接近时,
毛毛虫会卷曲起来,以预料攻击。所以它会采取这种防御姿态,因为它感知到了正在接近的黄蜂的静电能。他只是……
把黄蜂系在绳子上,然后悬挂在毛毛虫上方?他实际上再现了捕食性黄蜂的静电荷,并观察了毛毛虫发生了什么。毛毛虫的反应就像那里有一只真正的黄蜂一样。所以他知道这就像它实际上不可能是黄蜂的气味或像次声黄蜂。
声音或其他什么。它一定是电荷。是的。我认为在这里值得一提的是,很多这项工作都是全新的。所以没有大量的研究反复证明这一点。所以像所有事情都应该带有一点保留,但是是的,这就是他的论文所展示的。
当你提到这里有一种看不见的力量或其他正在发生的事情时,我有点觉得你夸大了,也许。但它确实,它确实听起来可能存在一个静电世界,昆虫经常与之相互作用,而我们却不知道。是的,就像,这就是我如此喜欢这种研究的原因。就像,我现在只是想到它就起鸡皮疙瘩,因为这就像,
是的,这就像一种不同的感觉。这就像我们不使用、不需要的感觉,但这并不意味着它对其他生物不重要。我觉得想到我们只能观察到我们所生活现实的一小部分,而还有所有其他事情正在发生,这让我感到相当谦卑。那么我们如何,我想,像萨姆这样的研究人员如何弄清楚发生了什么?他们需要……
接下来要弄清楚什么才能探索这个字面意义上的隐藏世界。是的,所以……
一部分是设计超级奇怪的实验,例如尝试在昆虫所在的地方与它们会面,并开发研究它们如何体验世界的方法。所以这就是系蝴蝶皮带的用武之地。我会说,这方面的研究前沿之一是试图了解我们人类以及我们的基础设施、建筑物、电力线如何影响所有这些相互作用。哦,
是的,这些发现虽然令人兴奋和有趣,但也可能有点令人担忧,因为我们意识到存在这些隐藏的力量,静电的这种秘密影响实际上可能在相当多的不同生态相互作用中发挥着重要的作用。
问题是我们人类将如此多的静电引入环境中。所以无论是来自电力线还是我们的电器,
但同时,你知道,很多人工材料,比如我们衣服上使用的很多合成纤维,比天然材料更容易带电。或者如果我们考虑例如微塑料和纳米塑料,这些材料的带电量很大。
这意味着我们可能在不知不觉中将另一种环境污染物引入这些动物的自然生态中。
所以我认为,动物用来生存的所有感觉,无论是视觉还是像感知地球磁场或静电能一样,所有这些感觉都会受到我们基础设施、人类事物的一些干扰。当我与萨姆交谈时,他说即使只是试图在他的实验室里进行这些实验也很困难,因为建筑物本身有很多干扰,例如
墙上的插头等等。当你试图测量电荷的非常小的变化时,就像你必须消除这种噪音一样。这就是萨姆接下来非常感兴趣要了解的事情。我现在非常热衷于尝试追求的是
这超级酷,这超级令人兴奋,但我们真的需要迅速了解我们人类如何可能干扰这种静电生态。伙计,我必须承认,本吉,我真的很,当你以我与一位系蝴蝶皮带的研究人员交谈开头时。我真的没想到你会
如此程度地让我信服。就像,到了我想要的地步,给萨姆更多研究经费。系更多蝴蝶皮带。我在这里想要更多答案。伙计,首先,你期望什么?我不会给你带来垃圾。但是,是的,我不知道。我想,就像,这再次提醒我们,就像,通常需要很多……
创造力和这些定制的实验来回答对我们所有人来说都很重要的问题。方法可能听起来很傻,方法可能很愚蠢,它们可能听起来有点傻,但最终它们正在一点一点地解决对我们所有人来说都很重要的事情。本吉·琼斯,各位,我们的生物多样性记者。他确实一直在我们的网站上撰写这样的文章。所以你应该阅读他的作品。
本集由我,伯德·平克顿制作。它由豪尔赫·贾斯特编辑。梅雷迪思·霍德诺特负责我们的节目。诺姆·哈森费尔德为本集创作了音乐。克里斯蒂安·阿亚拉负责混音和声音设计。梅丽莎·希尔斯检查了事实。茱莉亚·隆戈里亚的事实是青蛙已经发出声音1.8亿年了。我一直感谢布莱恩·雷斯尼克共同创作了这个节目。
与此同时,本吉和我一直在寻找像这个皮带蝴蝶实验一样,实际上具有非常有趣的用途的奇怪科学。所以如果你知道类似的奇怪科学,或者你甚至做得更好,请在 [email protected] 上写信。
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