大自然的GPS: 動物如何利用自然世界導航？

世界各地數(shù)百萬的動物隨著季節(jié)的變化，冬天遷徙至越冬地，明年春天回到它們的繁殖地。鳥類、哺乳動物、魚類和昆蟲的消長是地球生物多樣性的關鍵組成部分。

遷徙是一項具有挑戰(zhàn)性的戰(zhàn)略。

對于像鳴禽這樣的小動物來說，為了能夠從非洲或南歐返回到它們的繁殖地，它們需要能夠反復導航到相同的地方。它們是如何做到這一點的，這個問題已經(jīng)困擾了科學家60多年。

一項研究表明，小動物——它們的大腦也相應地很小——是如何穿越山脈、海洋和沙漠而不迷路的。

鳥類似乎在利用環(huán)境中可用的外部線索，比如恒星和地球磁場，提供類似地圖和指南針的作用。但它們是如何把這些線索結合在一起的？

一篇論文描述了一種小型歐亞鳴禽葦鶯的導航方式。首先把一塊小磁鐵貼在鳥的前額上，這干擾了它們感知地球磁場的能力。研究人員發(fā)現(xiàn)，在阻擋了它們對星星的視線時，這些鳥就無法找到正確的遷徙方向。然而，一旦看到星星，它們就能重新找到路了。

就像一個細心的工程師，自然選擇的進化過程為鳥類的導航系統(tǒng)建立了一個故障安全裝置，確保在多云的天氣有備用的定位裝置可用。

研究小組的另一項研究表明，這些葦鶯在遷徙時是如何準確判斷自己的位置的，以及它們?nèi)绾螒獙婏L路線或阿爾卑斯山等障礙。

研究人員將葦鶯置于人工磁場中，該磁場與鳥類遷徙路線西北方向的自然磁場相匹配。然后，在一個方向籠里測試了它們的方向感。這是一個直徑30厘米的小漏斗，通過分析鳥在籠子里跳躍的位置，可以測量出鳥想要起飛的方向。

當被放置在這個人工磁場中時，鳥類的方向從東南改變?yōu)槲髂希@表明它們已經(jīng)認識到磁場信號是外來的，并試圖回到它們的路線。

這種技術為“虛擬置換”，因為這只鳥實際上從來沒有離開過它被捕獲進行測試的地點。它已經(jīng)成為了解動物如何感知和利用地球磁場導航的新工具。

更值得注意的是，人造磁場并不是鳥類之前在遷徙時遇到的磁場。這意味著它們對所學到的磁場信號沒有反應。相反，這些鳥利用它們對地球磁場隨距離變化的本能感知，判斷出它們在飛行路線的西北方向。對那些小鳥的大腦來說，這已經(jīng)不錯了。

顯然，星場和磁場都是鳥類遷徙的重要線索。但人類活動有可能破壞這些重要線索。城市夜晚的人造燈光降低了星星和月亮的能見度。對于其他動物，如蜣螂和沙蚤，已經(jīng)被證明人類活動會對它們的導航能力產(chǎn)生負面影響。

更重要的是，人造電磁信號——比如來自無線電發(fā)射塔的信號，甚至是來自日常設備(如水壺)的電流——也會干擾鳥類探測自然磁場的能力。人類可能給鳥類造成了雙倍劑量的污染，這是它們的自動防故障系統(tǒng)無法克服的。

現(xiàn)在還不完全了解這些污染物是如何影響候鳥的，但隨著我們越來越了解大自然的GPS，了解人類活動對這一非凡的導航系統(tǒng)造成的風險至關重要。

參考：

Migratory Eurasian Reed Warblers Can Use Magnetic Declination to Solve the Longitude Problem

https://journals.biologists.com/jeb/article/224/22/jeb243337/273480

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0960982215009549

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https://theconversation.com/natures-gps-how-animals-use-the-natural-world-to-perform-extraordinary-feats-of-navigation-173700?utm_medium=Social&utm_source=Twitter#Echobox=1640874203

為助力生態(tài)文明建設，深入貫徹落實《全民科學素質(zhì)行動規(guī)劃綱要（2021—2035年）》和《中國科協(xié)科普發(fā)展規(guī)劃（2021—2025年）》，作為生物多樣性領域的全國一級學會，中國生物多樣性保護與綠色發(fā)展基金會發(fā)揮科學研究機構優(yōu)勢，致力于打造全面動員、全民參與的社會化科學傳播工作，于2021年12月推出《綠會生物多樣性科普小課堂》系列。

《綠會生物多樣性科普小課堂》以“科普性”為特點，傳播當前受到生存威脅的野生動植物種及生物多樣性相關知識，推動生物多樣性主流化，呼吁各界攜手保護生物多樣性、保護人類賴以生存的棲息地、構建人與自然和諧相處的美好家園。

譯/YJ 審/Stan