為什麼蟲子躲不開藥劑和蜘蛛網:DEET、除蟲菊精類與學習的極限

「驅蟲」並不是單一現象。塗在皮膚上的驅避劑,主要是讓蚊蟲不再靠近、停落和叮咬;噴在空間或物體表面的殺蟲劑,則作用於神經系統,可能引起異常興奮、運動障礙和麻痺。除蜘蛛用的長效處理,是把藥劑留在處理過的表面上,蜘蛛或作為獵物的昆蟲每次碰到,就會產生驅避或殺滅效果。

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SEO標題: 防蚊液對蟲子來說是什麼感覺?DEET、除蟲菊精類與躲避蜘蛛網的原理
中繼描述: 說明DEET的接觸驅避、除蟲菊精類對神經的作用、長效型除蜘蛛處理,以及昆蟲為什麼躲不開蜘蛛網、又有多少學習空間。

1. 摘要

「驅蟲」並不是單一現象。塗在皮膚上的驅避劑,主要是讓蚊蟲不再靠近、停落和叮咬;噴在空間或物體表面的殺蟲劑,則作用於神經系統,可能引起異常興奮、運動障礙和麻痺。除蜘蛛用的長效處理,是把藥劑留在處理過的表面上,蜘蛛或作為獵物的昆蟲每次碰到,就會產生驅避或殺滅效果。

2. 問題:DEET到底做了什麼

DEET(N,N-二乙基-3-甲基苯甲醯胺)是皮膚用驅避劑中最具代表性的成分。它不只是遮蓋人的氣味,而是透過嗅覺、味覺和接觸等多條途徑干擾蚊子的行為。研究發現,把埃及斑蚊腳尖的跗節蓋住、阻斷牠的化學感知後,牠就比較不會躲開塗了DEET的皮膚。也就是說,蚊子停落之後,可以用腳偵測到DEET,進而放棄叮咬。[1]

用人來比喻,就像走近食物時聞到一股刺鼻的藥味,腳踩的地面還傳來討厭的苦味。不過昆蟲的感覺方式和人不同,不能斷定牠們的主觀感受和我們一樣。

3. 依據:除蟲菊精類是怎樣擾亂神經訊號的

家用殺蟲劑和部分除蜘蛛藥劑會用到除蟲菊精類(擬除蟲菊酯)成分。它的主要標的是電壓門控鈉通道。這種通道原本只在產生神經動作電位時短暫打開,然後馬上關閉;一旦受到除蟲菊精類影響,就會偏向維持開啟,造成反覆放電和持續的去極化。作用較弱時,蟲子會出現坐立不安的動作或逃跑;作用較強時,協調運動崩潰,進而被擊倒、麻痺,甚至死亡。[2]

用人的感覺來比,大概像是花椒的麻、皮膚的刺痛,以及神經開關自己在瘋狂連按。不過產品濃度、物種和接觸途徑各不相同,蟲子的狀態沒辦法和人的感覺一一對應。

4. 原理:蟲子為什麼躲不開蜘蛛網

蟲子並不是完全認不出蜘蛛網。蜜蜂、黃蜂之類可以學會網的視覺特徵,越躲越準。但碰撞還是不會消失,原因有好幾個。

  1. 蛛絲很細,半透明,和背景的對比度低。即使在明亮的環境裡,只要背景有花紋,就更難看清。[3]
  2. 相對於飛行速度,發現蛛網的距離太短,等注意到時已經來不及轉彎。
  3. 蜘蛛網總是結在昆蟲經過的地方,例如燈光附近、植物的縫隙、覓食點。
  4. 過度警戒是有代價的:可能搆不到食物、配偶和產卵的地方。
  5. 在實驗室條件下,帶電的昆蟲靠近時,蛛絲會向昆蟲那一側彎曲,因而提高接觸的機率。[4]

5. 常見誤解:被抓住的個體死了,所以學不會嗎

第一次就被吃掉的個體,當然沒辦法把學到的東西帶到下一次。這一點沒錯。但並不是所有個體都當場喪命。看見蛛網並躲開的個體,或是碰到後逃脫的個體,是可以學習的。實驗顯示,蜜蜂、黃蜂會依蛛網的顏色和花紋提高迴避能力;從蛛網上逃脫過的螞蟻,下次會優先咬斷有黏性的捕捉絲,逃得更快。[5][6]

此外,跨越世代的天擇也在發揮作用。鱗粉、絨毛、體表結構、飛行能力等有利於逃脫的特徵比較容易被保留下來。即便如此,蜘蛛網也不需要抓住每一隻蟲子。它是一種機率性的陷阱,只要抓到的數量超過織網和維護的成本,就能成立。

6. 實踐:長效型除蜘蛛處理到底靠什麼起效

在大樓公共區域等地方進行藥劑處理時,除了清除蛛網,有時還會在天花板角落、燈具周圍、牆面和縫隙施用長效藥劑。效果主要來自:處理面帶來的接觸刺激、殺蟲作用,以及作為蜘蛛食物的昆蟲數量減少。並不是蜘蛛從同伴那裡聽到了危險資訊,而是牠每次來到那個地方,都會受到化學上的不利影響。

不過,實際使用的藥劑是除蟲菊精類,還是以驅避為主,或是含有塗層劑,不看施工單或成分標示是沒辦法斷定的。市售產品和專業用製劑即使有效成分相似,濃度、劑型、持續時間和施工範圍也不一樣。

人體用的DEET和建築表面用的殺蟲劑,用途不同。用在人身上,只能選擇經核准並標示為人體用的產品,並遵守標籤上的要求,包括濃度、年齡限制、重新塗抹的間隔,以及避免吸入和接觸眼睛。在日本,針對人體用驅避劑標示的持續時間,已依濃度訂有相應的基準。[7][8]

7. 結論

驅避劑利用感覺輸入,讓蟲子停止「靠近、接觸、叮咬」的行為;殺蟲劑則直接擾亂神經訊號。昆蟲有時能學會辨識並躲開蜘蛛網,但受限於感知極限、反應時間、行為的收益與代價,以及陷阱本身的物理性能,沒辦法完全避開。蜘蛛網之所以管用,不是因為蟲子沒有學習能力,而是因為即使學會了,仍然會有機率性的失誤。


參考資料(8筆)

  1. Dennis EJ, et al. “Aedes aegypti mosquitoes use their legs to sense DEET on contact.” Current Biology (2019). PMCID: PMC6504582 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  2. Silver KS, Du Y, Nomura Y, Oliveira EE, Salgado VL, Zhorov BS, Dong K. “Voltage-Gated Sodium Channels as Insecticide Targets.” Advances in Insect Physiology. PMCID: PMC6005695. PMID: 29928068 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  3. Craig CL. “Effects of background pattern on insect perception of webs spun by orb-weaving spiders.” Animal Behaviour (1990). DOI: 10.1016/S0003-3472(05)80733-X. )80733-X doi.org
  4. Ortega-Jimenez VM, Dudley R. “Spiderweb deformation induced by electrostatically charged insects.” Scientific Reports (2013). PMCID: PMC3701317 pmc.ncbi.nlm.nih.gov
  5. Craig CL. “Limits to learning: effects of predator pattern and colour on perception and avoidance-learning by prey.” Animal Behaviour (1994). DOI: 10.1006/anbe.1994.1147 doi.org
  6. Gonzaga MO, et al. “The role of learning in risk-avoidance strategies during spider-ant interactions.” Animal Cognition (2013). PMID: 23771493 pubmed.ncbi.nlm.nih.gov
  7. 厚生労働省. 「人体に直接使用される忌避剤の忌避効果持続時間の表示について」令和6年12月11日 mhlw.go.jp
  8. 厚生労働省. 「防除用医薬品及び防除用医薬部外品の製造販売承認申請に係る手続きについて」平成28年6月15日 mhlw.go.jp
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