初次相见，阿波罗蝴蝶似乎过于飘渺，不像是一种突破性技术的预兆。它的翼展仅有两英寸，却以一种大胆而精致的设计引人注目，更像米罗的画作而非微软的产品，半透明的白色翅膀上点缀着发光的圆圈，以及自信的深红、黑色和棕色笔触。尽管近看之下它引人注目，但在户外，阿波罗（或正式名称为 Parnassius sminthius）是一种容易被忽视的生物。它生活在孤立的高山草甸中，主要依靠一种不起眼、低矮的高山植物——景天科植物生存。
然而，在过去两个夏天，一些这些不加雕饰的优雅生物一直在艾伯塔省加拿大落基山脉的卡纳纳斯基山脉中翩翩起舞，它们像追逐潮流的背包客一样，配备着最新、最轻、最具科技感的设备；按毫克计算，这也是最昂贵的。这些蝴蝶携带微小的雷达探测器，使艾伯塔大学的生态学家詹斯·罗兰和他的同事能够在海拔7000英尺及更高的跳鼠岭草甸上追踪它们。
阿波罗蝴蝶过着复杂的生活——作为一个依赖脆弱环境支持的物种，它具有重要的意义。虽然它没有濒临灭绝，但它是一个生态脆弱性的活生生的例子，需要精确而稀有的环境组合：高山草甸、黄花景天、炎热的夏季气温和充足的阳光。阿波罗不是旅行者，它无法长途跋涉寻找最佳条件。尽管它的祖先从亚洲来到北美，但它们一定是通过渐进的阶段，一代又一代地完成的。个体在一个夏季内化蛹、交配和繁殖，随着寒冷天气的到来而死亡。只有卵和蛹才能过冬。它们被埋在多砾石的土壤中，体内水分被甘油取代，甘油也是防冻剂中的一种物质。这些蝴蝶倾向于原地不动，满足于在单个草甸的范围内生活和死亡。罗兰说，即使在那里，它们也喜欢炎热的小山谷，那里有大量的景天。因此，它们的生存状况高度依赖于草甸条件的变化而波动。
总而言之，落基山脉的地点为研究脆弱物种（具有非常特殊的需求）与不断变化的环境之间的相互作用提供了一个理想的自然实验室。尽管它们是“宅家”的生物，生活在跳鼠岭高地草甸链中的大约一万只阿波罗蝴蝶有时确实会从一个草甸迁移到另一个草甸。这意味着，如果例如其“家园”中的景天死亡，一个种群不一定会灭绝；这也意味着，一场异常的夏季暴风雪导致一个草甸中的所有阿波罗蝴蝶死亡，可以为来自邻近栖息地的先驱移民打开一个有吸引力的生态位。跳鼠岭草甸形成了一个精美连接的微型生态系统，几乎像一个小型的加拉帕戈斯群岛，个体栖息地被几百码的森林而非数英里的湍急水域隔开。而那片森林，对人类来说很容易穿越，但对蝴蝶来说却是一个真正的障碍赛。它们孤立的种群和快速的世代更替意味着不同的群落可以以令人满意的速度显示出遗传分歧。
所有这些因素共同作用，使阿波罗蝴蝶成为一个具有吸引力的指示物种。它们就像一个自给自足、易于研究的生态问题测试市场，这些问题也可能困扰寿命更长、活动范围更广、更难处理的动物。罗兰解释说，从某种意义上说，阿波罗蝴蝶有点像灰熊。它们的栖息地正在缩小且日益孤立。它们能否在现有的栖息地中生存下来，并在必要时进行迁徙？
罗兰研究的精妙之处在于其完整性：他可以轻松地在具有遗传意义的时间段内监测大种群，同时追踪其栖息地中可能致命的变化。与灰熊不同，阿波罗蝴蝶在被捕捞时不会暴躁，也不会拒绝你在它们身上用毡尖笔写字。“我开始研究它们的原因之一，”罗兰承认，“是它们容易捕捉：相对较大、行动缓慢且容易被发现。”罗兰的大部分研究都依赖于此：与他的同事和学生在草甸上徘徊，捕捉蝴蝶，用识别字母标记它们，以及每当他们重新捕捉到以前标记过的个体时，记录地点和日期。这种标记-再捕获技术使他们能够监测蝴蝶种群并追踪其运动的大致轮廓。
然而，它无法让他们监测个体行为。这项技术最多只能告诉你一只蝴蝶从哪里开始，最终去了哪里，也许中间偶尔会有幸运的截停。它不能——像灰熊的无线电项圈那样——追踪个体漫游的细微差别，这些细微差别可以揭示动物每小时和每天在其周围环境中漫步的重要模式。如果你想解析一个物种行为的秘密，你需要从全景和微观两个角度来看待它。毕竟，一个物种的行为最终取决于个体的行为能力。
但是，你如何追踪一只两英寸蝴蝶的行程呢？尽管这些蝴蝶在被捕网捕获时很容易处理，但如果你尝试在野外追踪一个个体超过十秒钟，更不用说一整天或一周了，你就会体会到其中的困难。阿波罗蝴蝶并非速度狂魔，但当它活跃时，它会不断地与其他外观相同的个体相遇，坠入茂密高山植被的尖刺迷宫中，偶尔还会笔直地飞走，在一百英尺外消失在光线中。略微深色的雌性比雄性更难以捉摸，更喜欢贴近植物覆盖下的地面飞行。
显然，无线电项圈会起作用。然而，一只阿波罗蝴蝶仅重约百分之一盎司；你给它戴上金字塔的项圈，还不如戴上传统的项圈。但罗兰与埃德蒙顿艾伯塔微电子中心的工程师格雷厄姆·麦金农和克里斯·巴克豪斯合作，提出了一种巧妙的解决方案：一种超轻、几乎看不见的雷达发射器，其重量约为蝴蝶的千分之一——相当于人类佩戴手表。这种标签似乎完全不影响昆虫的行为；在测试中，它至少在两周内保持原位并正常工作。
它弥补了一个巨大的缺失研究环节。野外工作者首次能够探查阿波罗蝴蝶一天中可能揭示的秘密。生态学家现在拥有一个易于管理的模型系统，可以让他们测试多管齐下的从上到下生态研究的有效性——从个体行为开始，将其与群体运动关联起来，然后观察当栖息地缩小、扩大或变化时，整个种群在多代中的变化。罗兰认为，如果这项研究能揭示该物种如何应对环境挑战的重要秘密，那么它将为调查更大、寿命更长、活动范围更广且濒临灭绝的动物（如灰熊）所需的更昂贵、更长期的项目提供依据。
这个标签看起来像一缕异常纤细的人类头发，三英寸长的超细铝线充当天线，中间附着一个针头大小的二极管。如果掉在地板上，它就永远找不到了。麦金农和巴克豪斯用现成的部件组装这些标签——例如，二极管可以从惠普公司订购，部件成本约为8美元。但将它们连接起来的劳动力高度专业化且精细，因此每个标签最终成本为30美元。
该标签所采用的技术也十分巧妙——一项相对较新的发明，称为谐波雷达，常用于商场里铆钉在每件毛衣和T恤上的那种笨重的防盗标签。该系统已投入使用多年，罗兰将追踪昆虫的想法归功于同事亨利克·沃林。罗兰回忆道：“亨利克给我看了一些他用来追踪甲虫的设备。”英国的詹姆斯·莱利也有同样的想法，并开发了一个相对强大的固定追踪系统来追踪蜜蜂的活动。但蜜蜂相对强壮，可以携带更重的探头。“我开始思考我们是否能为蝴蝶制作一些非常小的东西，”罗兰说。“我找到格雷厄姆和克里斯，我们于1993年开始着手研发。”
因此，艾伯塔省团队的创新在于将标签减小到适合蝴蝶的重量，并使用一个由电池供电的手持设备来追踪它们，该设备重约五磅，可轻松放入背包。这是一个标准单元，在瑞典制造，最初设计用于搜救任务，以寻找被雪崩掩埋的人。
追踪单元以917兆赫兹的频率发射1.7瓦的微波脉冲，在150英尺的范围内，脉冲会从它所撞击的一切物体上反弹回来。克里斯·巴克豪斯说，其物理原理类似于你调高立体声音量时发生的情况。你听到的失真来自谐波——以原始音符频率的两到四倍振动的刺耳泛音。在谐波雷达中，同样的原理也在起作用，但使用的是电磁波。罗兰解释说，发射器的能量在探头上的天线线中产生共振频率，二极管就像一个单向门，吸收原始频率并将其转换为更高的谐波频率，然后反弹回接收器。这意味着标签——仅由撞击它的辐射供电——会返回一个1834兆赫兹的信号，追踪器被设置为接收这个信号。这巧妙地消除了范围内每块岩石和树干反弹回来的917兆赫兹噪声的干扰。
研究生谢里·福恩斯是罗兰公认的蝴蝶捕捉大师，也是在野外将探针附着到昆虫身上的能手。在八月的下午阳光下，这项操作看起来像哑剧，因为标签几乎是隐形的。典型的操作始于罗兰捕获一只蝴蝶，通常是雄性。他轻轻地用双手将其固定，翅膀平展，而福恩斯则用细镊子刮掉它腹部的几根毛。然后她从信封中取出一个标签。蝴蝶似乎并不介意——至少，它保持平静，没有挣扎。福恩斯用一片草叶作为涂抹器，在标签和蝴蝶腹部都涂上一小滴橡胶水泥。她小心翼翼地避免将胶水弄到胸部，这可能会导致蝴蝶被天线线缠住。最后，她再次用一片草叶将探针固定到位。她拉直了细丝上的一个弯曲，然后轻轻地朝蝴蝶吹了几下以干燥水泥。然后罗兰放飞了它。
当它向西北方向飞去时，罗兰抓起炭灰色追踪器。此时，蝴蝶已经消失在许多其他雄性阿波罗蝴蝶群中，它们在阳光下飞舞，寻找花蜜和雌性。罗兰开始向不同方向摆动追踪器，直到突然发出刺耳的啁啾声，宣告标签的存在——就在这时，太阳被云层遮住，所有蝴蝶，由于失去能量来源，都沉到地面。
罗兰在那一点失去了信号。阿波罗蝴蝶就像橡皮筋驱动的玩具飞机：它们从太阳中获取能量，所以当太阳消失时，它们会拖着疲惫的身躯跌落在地，展开翅膀等待太阳再次出现。它们深色的背毛和翅膀靠近身体的暗色调设计旨在高效吸收光能。
天空一亮，蝴蝶们便再次活跃起来，腾空而起。罗兰挥舞着追踪器，最终找到了那只带线的雄性蝴蝶，很快便看到它向东边山上飞去。蝴蝶消失在草甸东北边缘的森林中，隐匿了几分钟，然后再次出现，现在正向南飞去。是随机运动？是在寻找食物？是在寻找雌性？还是有待发现的、有目的的路线的关键？这些是雷达追踪最终可能回答的一些问题，尽管罗兰强调这项技术仍处于起步阶段。在能够常规地记录一只阿波罗蝴蝶的习性和能力之前，罗兰将不得不解决某些技术问题。例如，便携式追踪器可以让你锁定你的蝴蝶，但你仍然必须在它飞出设备150英尺范围之前，穿越崎岖的地形跟随它。设备偶尔会接收到虚假信号——也许来自岩石中的共振晶体。而且，如果能静坐并通过固定雷达屏幕追踪昆虫的活动，而不是不得不冒着在崎岖地形上追逐快速移动的昆虫而失去它的风险，那将会很有用（尽管不太健康）。
罗兰的研究团队也在改进这些标签。“我们正在研究一种环形天线，它的长度将只有目前的一半，”他说。“最终我们希望用迈拉上的印刷电路取代导线。这将使标签更便宜，对蝴蝶的干扰更小，更容易安装，并且当你将其掉在地上时也更容易看到。”
追逐那只雄性蝴蝶几天后，罗兰在东边大约一英里外的另一片草甸上标记了另一只阿波罗蝴蝶——这次是雌性。它的移动轨迹比雄性稍微规律一些。罗兰一放飞它，设备就显示它向东南方向飞了大约50英尺，然后它迅速向北转了一个急弯并降落。几分钟后，它从地面起飞，完成了一个优美的弧线，然后向西南方向飞向草甸边缘的森林，在那里它飞出了追踪器的范围。
“我们观察到的蝴蝶在草甸间的移动比自然历史学家预测的要多，”罗兰说。“它们比我们想象的更容易扩散。但是如何扩散呢？标记-再捕获研究，”他说，“似乎表明蝴蝶通过沿着草甸之间蜿蜒起伏的高山脊线快速移动来实现其机动性。但这可能是一个假象，”他补充说，“因为我们所有的捕获工作都是在山脊上进行的；我们不在森林里寻找。”对个体进行无线电标记将有助于确定，当它们打包前往新的草甸时，它们是更喜欢山脊路线还是森林路线。如果是后者，这种方法可能有助于解释这些昆虫如何穿过陌生的地域——它们是仅仅是漫无目的地飞行，还是拥有某种未被发现的导航技术。
罗兰解释说：“我们的每种研究技术都在不同的尺度上运作良好。挑战在于如何将这些尺度联系起来。”标记-再捕获研究提供了一个概览：每个草甸种群发生了什么；被标记的蝴蝶多久会大胆地穿过中间的树林，然后重新出现在附近的草甸中；个体可能进行的最远距离的探索是什么？（到目前为止，在罗兰的研究中，距离冠军是一只雄性蝴蝶，它最终从最初被标记的草甸，一路跋涉到超过一英里远——并跨越了三个中间草甸——的另一个草甸。）
罗兰说：“我们的雷达追踪显示，雄性蝴蝶有两种类型的活动。一种是非常局部的巡逻行为——这大概是为了遇到新近孵化的雌性。但有时它们也会进行更长距离的移动，从800米到1200米不等。也许当它们认为自己的栖息地不好时就会发生这种情况。雌性蝴蝶的行为不同，它们更贴近地面，飞行频率更低。当它们飞行时，它们的动作看起来更有方向性，甚至更深思熟虑，这可能是因为它们必须有条不紊地寻找景天植物来产卵。当雌性决定进入未知森林时，它们可能会在有效迁徙中发挥主导作用，因为雄性必须跟随它们才能繁殖。但这真的是迁徙发生的方式吗？如果是，是什么促使雌性决定离开呢？是温度、蝴蝶密度过高、景观中某种以前未被注意到的特征，还是其家园草甸景天的某种变化让它躁动不安？罗兰认为，雷达追踪也可能回答其中一些问题。”
近年来，加拿大落基山脉的林木线一直在上升；高山草甸不断缩小，分隔它们的森林则不断扩张。这种变化可能是全球变暖的结果，也可能是人类林业政策造成的：对自然火灾的抑制可能会阻止林木线的自然重置。或者，它可能是一个生态学家尚未完全理解的周期性效应。然而，无论其原因如何，这种变化肯定会对蝴蝶的长期生存产生影响——从而对所有物种产生影响。一只阿波罗蝴蝶能成功迁徙穿过的最大森林是多大？如果草甸继续缩小，彼此间距越来越远，那么在什么时候蝴蝶将无法迁徙，从而面临灭绝的风险，例如，如果它们被困的草甸中景天消失了怎么办？
要获得这些问题的明确答案，你需要相当于一个变焦镜头的研究方法，聚焦于个体行为（二极管追踪），然后拉远以监测相邻草甸系统中种群的行为（标记和再捕获研究），然后再进一步后退以观察该物种在整个区域的状况。罗兰团队的研究生努莎·凯格霍巴迪对更广阔的图景感兴趣：她已经开始对阿波罗蝴蝶进行DNA研究，不仅在跳鼠岭，而且在其周围30到40英里的半径范围内。她剪下一小块无害的昆虫翅膀，然后分析其中的微卫星——一种短的、重复的、明显无功能的DNA序列，与人类基因指纹识别中使用的类型相同。她建立了一个基因标记库，最终将使她能够揭示即使在广泛分离的种群中的亲缘关系，确定它们之间的亲密程度，它们分离了多久，甚至可能将种群运动与环境危机的历史记录联系起来——例如，一段长时间的恶劣天气，或者一场毁灭性的森林火灾。
这是一种成熟的研究技术，但从未与微型雷达标签结合使用过，协同作用的可能性非常丰富。凯格霍巴迪说：“如果二极管能给我关于个体行为和移动的信息，那将有助于我解释我的DNA数据。如果雷达追踪数据揭示大量个体在两个草甸之间往返，那将证实微卫星数据所暗示的这两个种群正在异种繁殖。”
阿波罗蝴蝶是简单的生物，因为它们大部分行为似乎是天生固化在大脑中的：它们不会表现出脾气暴躁或创造性的怪癖。但尽管其行为受到生物学严格限制，它们也显然相当复杂，受到蝴蝶以不同方式与栖息地互动的需求所调节。它们不仅仅是纯粹布朗运动中无聊的随机游荡。例如，罗兰说，我们即将发表的数据显示，阿波罗蝴蝶倾向于在草甸上缓慢而曲折地移动，但在森林中则进行定向移动。换句话说，有些东西使它们能够高效地穿过它们无法生存的区域，并高效地前往阳光充足、富含景天的草甸，在那里它们繁衍生息。
究竟是什么使它们能够调节自己的行为，这仍然是个谜。但它们的物种存活最终取决于它们在关键时刻以正确方式行动的能力。而我们人类的命运，从某种意义上说，也仅仅依赖于同一种能力更为错综复杂的阐述。它们没有意识到，但在自己的方式中，跳鼠岭的带线蝴蝶可能正在为更深入地理解个体行为与栖息地之间普遍、神秘而又宿命的对话做出贡献。
