「聽見」野火的甲蟲：喜火性昆蟲如何成為火災偵測技術原型？

今年夏天，野火燒過歐洲多地，數十萬人被迫撤離家園。但在逃離火場的路上，有一種昆蟲與其他生物背道而行。

牠是黑吉丁蟲（Melanophila acuminata），一種「喜火性昆蟲」（Pyrophilous insects），也是少數會「主動撲向」森林大火的動物。火一熄，牠就飛進焦黑的林地產卵：這種甲蟲的幼蟲只能在剛燒完的樹木殘骸裡發育。對其他生物是死亡禁區的火場，是牠們的育嬰室。

追著火光飛翔

黑吉丁蟲能夠精準找到野火，靠的是藏在胸部的凹陷狀感覺器官裡，左右各約70個球狀的感覺受器，對森林火災產生的紅外線（IR）輻射極為敏感。德國波恩大學（University of Bonn）生物學家施密茨（Helmut Schmitz）曾在2004年研究中解釋，當火災一發生，這些小球就會受熱膨脹，推動下方的壓力感覺受器「感覺」到火。運作方式與感知聲波極為相似，就像牠們能「聽見」火似的。

施密茨的團隊也成功「複製」黑吉丁蟲的火災感測器，他們運用同樣會吸收紅外線的聚乙烯薄板模擬受熱膨脹，再由感測器讀出膨脹量。但他當時坦言，「市售的紅外線感測器比這好上100倍。」要成為更靈敏、更便宜的消防監測工具，還需要持續改善。

為了探究這套人造感測原理的極限，施密茨著手研究黑吉丁蟲能從遠處察覺到火災的感應距離。關於偵測距離的常見數字眾說紛紜、並不可靠，文獻中從50公尺到160公里都有。至於媒體中常見，黑吉丁蟲能偵測到80公里外的火災的依據，施密茨直言：文獻中確實有80公里的記載，但這些數據從未受過完善的檢驗。

施密茨早前曾表示，「我們的目標是測試所有已知具有紅外線感知能力的動物。」他的團隊早在1997年於《自然（Nature）》期刊發表黑吉丁蟲的紅外線偵測能力。此後數十年，團隊陸續研究了澳洲喜火吉丁蟲（Merimna atrata）、黑澳洲花螢（Acanthocnemus nigricans）以及扁椿象科扁椿象屬（Aradus）等喜火性昆蟲。甚至與蛇類專家合作，研究已知真正擁有紅外線感知器官的脊椎動物——部分蛇類、蝮蛇及大型蟒蛇。

近年來，仿生學也有了新突破。2025年6月，中國同濟大學與中國科學院上海技術物理研究所團隊在《自然通訊（Nature Communications）》發表研究，模仿黑吉丁蟲的中紅外線感知能力，做出了相似的光電神經形態電晶體，這款裝置在中紅外線光照強度僅每平方公分0.5毫瓦（mW/cm²）的微弱光照下仍能偵測，偵測閾值的靈敏程度相當於黑吉丁蟲。

此外，研究團隊還訓練系統辨識火焰的九種移動方向，準確率達94.79%。論文指出，這項研究推進了中紅外線動態追蹤目標的發展，未來可應用於軍事監控、環境監測、工業檢測、自動駕駛與火災預警等領域。