英国埃克塞特大学的实验室里,一台高速摄像机对着绿色背景板。一只蝴蝶从枝头起飞,翅膀打开、下拍,不到半秒就离开了画面。
把影像放慢,会看到一处别扭的地方:身体在向前、向上,翅膀上那条高对比的白色边缘却在往下、往后扫。两种运动挤在同一副翅膀上。
如果这时一只鸟扑过来,它可能看见了蝴蝶,却把落点算到了蝴蝶身后。万物杂志

今年9月30日,《Nature》刊出一项研究,把这个猜测变成了可检验的实验。埃克塞特大学的团队提出,蝴蝶翅膀上的花纹不只是伪装或警告,它还会和拍翅动作一起,制造一场关于运动的错觉。Nature返朴NaturePortfolio
这类现象有个名字,叫运动眩惑。
研究团队先拍了5种蝴蝶的起飞,共7种形态,帧率超过每秒1000帧。随后,他们保留同样的飞行轨迹和拍翅动作,只替换翅膀表面的图案:自然花纹、平均灰、纯黑、纯白。
画面再被送进模拟鸟类视觉的模型。研究者用的是蓝山雀的视觉参数,先滤掉鸟看不见的细节,再计算局部运动信号。
结果,自然花纹版本产生的“向后运动”和“侧向运动”,都明显强于灰、黑、白版本,差异达到P<0.001。知乎
花纹没有简单地让蝴蝶更显眼。它让捕食者眼里的“向前”变弱,“向后”和“侧向”变强。
原因藏在翅膀的拍法里。蝴蝶的身体向前,翅膀却周期性地向下、向后、向侧边摆。高对比的边缘和纵向条纹,正好落在这些局部运动最容易被看到的位置。
鸟的早期视觉系统先收到一堆互相冲突的信号,还没来得及判断“这是一只正在往前飞的蝴蝶”,攻击已经出手。

为了看这种效果普不普遍,团队又把397种欧洲蝴蝶、757种形态放进三维模型,让它们按同样的方式拍翅。Nature
比较了73项翅膀特征后,答案指向几样东西:更高的前翅对比度、后翅上能被鸟分辨的纵向条纹、强烈的单条边缘,以及后翅的尾突。
凤蝶科尤其突出。它们常有一条长长的尾突,也常出现高对比条纹,前后和侧向两种错觉都强。滑翔实验还分出了差别:前后方向的混淆必须靠翅膀真的拍动,侧向混淆光靠轮廓和花纹就能成立。

真正让结论落地的,是一场人类“捕食者”实验。100名参与者坐在240Hz触摸屏前,追打五种虚拟蝴蝶,每人30次,一共3000次。
前后混淆越强,人的点击位置越容易落在蝴蝶身后。最强和最弱的两类之间,落点中心相差约等于蝴蝶平均体长的38%。Nature
最后,团队让计算机从随机翅纹开始,只按“制造运动错觉”这一条标准进化,一共试了57,600种。Nature
20代之后,虚拟蝴蝶自己长出了高对比边缘、条带和不均匀色块,在图案空间里向真实欧洲蝴蝶靠拢。没人告诉它蝴蝶该长什么样,它却走到了相似的地方。

当然,实验里的“捕食者”是人,不是鸟;三维模拟也主要看背侧翅面。作者没有说这就是蝴蝶花纹的唯一功能。警戒色、拟态、求偶、调温,都可能同时成立。
但这至少改变了一个直觉:显眼和保命,不一定是反义词。伪装让猎物不被发现;蝴蝶提供的则是另一种方案——你可以看见我,但你不容易算准我下一秒在哪。
对一只正在俯冲的鸟来说,最麻烦的也许不是看不见的猎物,而是看见了却扑不中的那一只。