動物識途探密

李忠東

狗狗 借地球磁場導航

特殊的生理結構，是動物具備卓越導航能力的基礎條件。

先前的研究證實，狗小便時傾向于將自己定位在南北方向，這意味著它們可能有感知地球磁場的能力。最近，科研人員發現，狗很可能利用地球磁場輔助導航。他們為27條獵犬配備了全球定位系統項圈和動態攝影機，然后將它們放入自然環境中。在600多次實驗中，所有獵犬都能正確返回。

研究發現，獵犬選擇的方法有兩種。第一種叫作“追蹤返回”，利用嗅覺以完全相同的路線返回。第二種叫作“偵察返回”，沿著一條不熟悉的路徑回到它們開始冒險的地方。在出發前，它們通常會在20米長的距離內沿著南北向跑幾次，然后返回起點。這樣做似乎有助找到方向，提高回家的效率?？蒲腥藛T又將風速、風向和狗狗的性別等因素加入考察內容，發現這些因素沒有影響導航效率，這進一步支持了狗能夠利用地球磁場導航的觀點。

蜜蜂 靠路徑積累判斷相對位移

蜜蜂可以通過估算飛行的方向和距離，判斷自己與起始位置的相對位移。蜜蜂不但掌握了這種路徑積累的方法，還能將路徑信息準確地傳達給同伴。

實驗表明，工蜂滿載花粉返回蜂箱時會來回搖晃地舞蹈。其中圓舞表示花粉的位置與蜂巢的距離在50米之內;“8”字舞則表示距離超過50米;在跳到“8”字交界處時會以每秒1 3次的頻率快速抖動身體，發出嗡嗡聲，同時左右擺動，每擺動一次表示大約50米的距離。另外花粉的方位用搖擺的方向表示，采集地點與太陽位置的角度則通過搖擺的平均角度表示。由于路徑積累只能靠估算獲得，難免有誤差。估算越多誤差越大，因此路徑積累只適用于短距離旅程。

蜜蜂在飛行過程中，會在沿途留下氣味。它們嗅覺靈敏，能在非常遠的地方嗅到這種氣味，辨別方位尋找回家的路。蜜蜂還有一對奇特的復眼，由大約6300只小眼組成，每只小眼里有8個呈輻射狀排列的感光細胞。蜜蜂就靠這些小眼感受光線來導航。從蜜蜂的視角看，飛得越高很可能意味著地形越不清楚，而靠近蜂巢時飛行高度越接近地面，地形就越清晰。

海龜 憑“指南針”重返家鄉

兩年以前，南非開普敦“兩洋水族館”放生了一只大海龜。它名叫耀西，已經在水族館生活了20年。這是一只雌性赤蠵龜。經過野外訓練，進入繁殖期的耀西被放歸大海。

為了監測耀西，科研人員在它身上安裝了衛星追蹤器。耀西沿著非洲西海岸向南，經過被釋放的海岸，然后轉頭橫渡印度洋，最終抵達西澳大利亞皮爾巴拉海岸的海龜產卵地。耀西雖然被關了20年，但依然記得回家的路，真是太了不起啦！它總行程約37000千米，平均每天前進50千米，還幸運地躲過了海洋塑料污染、漁具和船只的潛在傷害。這是相當快的速度，應該借助了洋流，也是有史以來有記錄的最長動物旅程。

科研人員發現，耀西自身的“導航系統”如同一個指南針，非常精確但也相當簡單，總是指向其產卵地的方向。耀西還能夠以光線來辨別海面和海岸，只要海岸上沒有燈光，光線明亮處一定是大海。一旦進入海中，它又會切換到以海浪的方向為參照物，海浪撲來的方向才是大海深處。

靛藍彩鹀 以天體作為參照物

北美的靛藍彩雞眼睛長在頭部的兩側，視野寬闊，有利于實時觀察太陽、月亮、星辰等天體的運動，是偏向以天體作為參照物的典型代表。

太陽落山后，北極星在天空提供了一個穩定的參考點，其他星座都會沿著這個參考點旋轉。與許多遷徙的鳴禽一樣，靛藍彩鹀也會飛往南方過冬而且更喜歡在晚上飛行。它們在起飛前會在遷徙的方向跳躍以確定航向。

在一次試驗中，科研人員將隨機捕獲的、遷徙途中的靛藍彩鹀帶到天文館。它們被放進一個特殊的籠子里，那里可以看到穹頂。穹頂上，眾多星辰圍繞著北極星旋轉，模仿出自然夜空的運動。不出所料，鳥兒們都試圖向南跳躍。當北極星附近35度范圍內的星座被移除后，這些靛藍彩鹀便突然失去了方向感。對于它們來說，單個星體并不重要，關鍵是要看到近距離星座圍繞一個中心點的旋轉。這能幫助它們在野外確定哪里是北方，然后利用這些信息飛向南方。

鴿子 通過地球磁場識途

鴿子在飛行數千千米后能夠精確地回到家，在于它們可以通過本地的地球磁場確定自己的位置。

地球兩個磁極發出的磁力線在兩極地區是垂直的，到了南北回歸線以內的地區轉為平行。地球磁力在高緯度地區非常強，而在赤道地區會弱一些。磁力大小和方向的不同，會形成一個個地磁路標。有大量證據表明，鴿子可以把這種地磁路標作為導航系統，它們視網膜內的色素能感應地球磁場的強度和方向。此外，鴿子上喙處類似磁鐵礦的組織也可以感應到地球磁場。

鴿子還能依靠體內的生物鐘和太陽的位置校正時間、測量移位和方位角的變化，從而確定自己的位置和飛行方向。它們會綜合多種線索和感覺來確定方向，晴天把太陽作為羅盤，當太陽不可見時就主要參考地磁信號。

蝙蝠 大腦繪制“認知地圖”

科學家通過為期4年多的研究發現，蝙蝠具有非凡的空間記憶力，在一定程度上接近了人類。它們無論是外出覓食還是回家，都可以準確地找到最近的路，很少走“冤枉路”。蝙蝠之所以很少隨機亂轉而是直奔目標，懂得“抄近路”，是因為它們可以在大腦中繪制一幅“認知地圖”，并以此導航。

科學家發現，蝙蝠從幼年起就已經牢記在腦海中形成的“認知地圖”，對自己的活動范圍擁有“空間記憶”，這是一種記錄外界地理位置和環境、方向的記憶能力。它們將建筑物等作為標記，外出覓食會直接向著食物最充足的地方飛，而不會在飛行的途中去尋找食物，這讓它們用最短的時間就可以填飽肚子。

帝王蝶 將內部羅盤藏于觸須

每年10月底至來年3月初，上億只帝王蝶從美國東北部和加拿大南部飛往墨西哥中部林區越冬和繁衍，行程4 500多千米。

為什么它們這樣長途遷徙而不會迷路呢？

研究人員發現，帝王蝶使用“內部羅盤”實現導航能力。它們能夠巧妙地結合地平線上太陽的位置和時刻信息，最終發現南方。它們使用較大的復眼跟蹤太陽的位置，結合時間信息判斷應該朝哪個方向飛行。

帝王蝶的觸須部位具備全球定位的能力，指引它們在遠程遷徙中不迷航。如果將有觸須的蝴蝶和剪下觸須的蝴蝶一起放進飛行模擬器，前者全部飛向西南方，而后者的飛行變得紊亂，雖然仍然按直線飛行，但方向不同。這說明，沒有了觸須它們就失去了利用太陽導航的能力，無法根據時間調整方向。

為了進一步加以驗證，研究人員將一半帝王蝶的觸須漆成黑色阻擋陽光的吸收，另一半則涂上明亮的顏色幫助吸收陽光射線。結果前者開始不斷地向北飛，后者繼續向南飛，這表明前者的方向感被打亂了。

螞蟻 用“幾何信息學”認路

科學家研究發現，螞蟻能夠將“幾何信息學”有效地應用在認路上。

他們觀察到，一種名為法老蟻的小型螞蟻搬運草料時，會利用反向軌跡辨別方向。反向軌跡是指滿載而歸的螞蟻在返回蟻巢時，只要按照與出來時相反的角度便能循路而歸。

為了進行驗證，科學家將單個螞蟻在直線軌跡和55度的軌跡分辨方向的能力進行了比較，結果在直線軌跡上的螞蟻無法準確地確定方向，而處于分岔軌跡時，大約45%的螞蟻都能夠在第一個岔路口準確分清方向，原來幾何形岔路口向法老蟻提供了所需要的反向性。他們接著發現，螞蟻準確定位的軌跡交叉的最理想角度是60度左右。其他種類的螞蟻也有同樣的規律。這就意味著當螞蟻從蟻穴出發時，只要沿著這些事先標好角度的特殊路徑行進，就一定能夠找到食物資源。而當滿載而歸時，只要根據這一螞蟻家族自創的“60度法則”，按照相反的角度循路，它們就絕對不會錯過回家的路。

以前的研究證實，螞蟻可以通過信息素軌跡，根據信息素氣味尋找食物或者回家的路。

偵察螞蟻遇到轉彎，會釋放特殊信息素作路口路標，同時會標示出是普通的岔路口還是有食物源。后續出洞的工蟻依照這些信息素的指示行動，確保不會迷路。