新研究表明蚂蚁可以探测并监测低水平的月光以便在夜间导航

这项研究今天以评论预印本的形式发表在eLife上，编辑们称其为一项重要工作，大大推进了我们对夜间动物导航以及动物使用偏振光的方式的理解。支持结论的证据令人信服，这项研究将引起研究动物导航或感官生态学的生物学家的兴趣。

许多动物利用太阳或月亮的位置来指引自己的运动。但由于这些天体经常被云层或森林树冠遮挡，它们必须依靠检测偏振天光的模式，也称为电子矢量——光穿过高层大气的副产品。它们通过眼睛中专门的光感受器检测光线索，并将这些信息与周围环境中的地面线索相结合，以调整它们的导航策略(称为路径积分器)。

“就像太阳的极化一样，尽管强度要弱一百万倍，但月球会反射阳光，并产生由其在天空中的位置决定的极化月光图案，”该研究的主要作者、澳大利亚悉尼麦考瑞大学自然科学学院的研究员科迪弗里亚斯解释道。

“考虑到月亮要暗得多，人们认为只有眼睛专门用于弱光探测的夜间导航昆虫才能依赖这种模式。夜间活动的蜣螂就是一个例子，但由于蚂蚁可以利用月亮的位置作为指南针，我们开始研究它们是否也能在夜间探测到较低水平的偏振月光模式。”

研究人员在七个月的时间里研究了位于澳大利亚悉尼麦考瑞大学 Wallumattagal 校区的两窝夜行性牛蚁 (Myrmecia midas)。牛蚁通常在日落后 20 分钟内开始觅食，从巢穴出发，爬上附近的桉树。它们返回巢穴的时间变化较大，有些觅食者会在夜间返回，而另一些则会在晨曦中返回。

研究小组在整个月球周期内进行了这些测试，包括新月、满月、月牙和弦月的夜晚，包括月亮上弦月(月亮在日落前升起，夜间落下)和月亮下弦月(月亮在夜间升起，太阳落下后，在偏振光线索中留下空隙)。

对于每一种情况，研究人员通过旋转滤光片来改变偏振月光的模式，从而改变主导电子矢量的方向。在所有情况下，他们记录了蚂蚁的释放点、应用滤光片时的位置、移除滤光片时的位置以及它们离开滤光片一米后的重新定位。

他们发现，觅食的牛蚁会根据头顶上方月光偏振的变化以可预测的方式改变行进方向。无论月亮处于哪个阶段，这种行为都是一致的，即使在只有 20% 照度的新月下也是如此。这表明，蚂蚁在整个农历月中都能探测到偏振月光，这使其成为它们在移动或更新路径积分器时可以使用的稳定线索。

一个令人惊讶的发现是，当月亮渐亏时，觅食蚁会减少方向变化，这表明夜晚部分时间月亮消失导致导航线索出现空白。这种差异还表明蚂蚁会持续追踪月光偏振，这与这种天体线索是其导航策略的一个重要方面相符。此外，这些变化与牛蚁适应太阳光偏振变化的方式相似，表明它们使用了相同的视觉通路。

麦考瑞大学自然科学学院教授、资深作者 Ken Cheng 总结道：“这是觅食蚂蚁利用偏振月光导航到目标地点的第一个证据，也表明这些昆虫在整个农历月中都可以探测到偏振月光。”

“我们的研究结果表明，偏振月光可以沿着与偏振阳光相同的视觉路径被蚂蚁探测到并整合到它们的路径整合器中，而且这些动物可以权衡所提供的信息，从而根据可用的导航信息的可靠性来调整它们的导航决策。”

“这代表了一种导航系统，它可以使用相同的底层神经回路在白天和晚上导航，无需进行机械改变，在太阳和月球偏振之间切换以提供指南针提示，”Freas 补充道。“因此，基于偏振模式的天空罗盘变成了一种有用的‘全天候’定向罗盘，只需要视觉光灵敏度就可以使基于太阳导航的工具在夜间工作。”