动物识途探密

李忠东

狗狗 借地球磁场导航

特殊的生理结构，是动物具备卓越导航能力的基础条件。

先前的研究证实，狗小便时倾向于将自己定位在南北方向，这意味着它们可能有感知地球磁场的能力。最近，科研人员发现，狗很可能利用地球磁场辅助导航。他们为27条猎犬配备了全球定位系统项圈和动态摄影机，然后将它们放入自然环境中。在600多次实验中，所有猎犬都能正确返回。

研究发现，猎犬选择的方法有两种。第一种叫作“追踪返回”，利用嗅觉以完全相同的路线返回。第二种叫作“侦察返回”，沿着一条不熟悉的路径回到它们开始冒险的地方。在出发前，它们通常会在20米长的距离内沿着南北向跑几次，然后返回起点。这样做似乎有助找到方向，提高回家的效率。科研人员又将风速、风向和狗狗的性别等因素加入考察内容，发现这些因素没有影响导航效率，这进一步支持了狗能够利用地球磁场导航的观点。

蜜蜂 靠路径积累判断相对位移

蜜蜂可以通过估算飞行的方向和距离，判断自己与起始位置的相对位移。蜜蜂不但掌握了这种路径积累的方法，还能将路径信息准确地传达给同伴。

实验表明，工蜂满载花粉返回蜂箱时会来回摇晃地舞蹈。其中圆舞表示花粉的位置与蜂巢的距离在50米之内;“8”字舞则表示距离超过50米;在跳到“8”字交界处时会以每秒1 3次的频率快速抖动身体，发出嗡嗡声，同时左右摆动，每摆动一次表示大约50米的距离。另外花粉的方位用摇摆的方向表示，采集地点与太阳位置的角度则通过摇摆的平均角度表示。由于路径积累只能靠估算获得，难免有误差。估算越多误差越大，因此路径积累只适用于短距离旅程。

蜜蜂在飞行过程中，会在沿途留下气味。它们嗅觉灵敏，能在非常远的地方嗅到这种气味，辨别方位寻找回家的路。蜜蜂还有一对奇特的复眼，由大约6300只小眼组成，每只小眼里有8个呈辐射状排列的感光细胞。蜜蜂就靠这些小眼感受光线来导航。从蜜蜂的视角看，飞得越高很可能意味着地形越不清楚，而靠近蜂巢时飞行高度越接近地面，地形就越清晰。

海龟 凭“指南针”重返家乡

两年以前，南非开普敦“两洋水族馆”放生了一只大海龟。它名叫耀西，已经在水族馆生活了20年。这是一只雌性赤蠵龟。经过野外训练，进入繁殖期的耀西被放归大海。

为了监测耀西，科研人员在它身上安装了卫星追踪器。耀西沿着非洲西海岸向南，经过被释放的海岸，然后转头横渡印度洋，最终抵达西澳大利亚皮尔巴拉海岸的海龟产卵地。耀西虽然被关了20年，但依然记得回家的路，真是太了不起啦！它总行程约37000千米，平均每天前进50千米，还幸运地躲过了海洋塑料污染、渔具和船只的潜在伤害。这是相当快的速度，应该借助了洋流，也是有史以来有记录的最长动物旅程。

科研人员发现，耀西自身的“导航系统”如同一个指南针，非常精确但也相当简单，总是指向其产卵地的方向。耀西还能够以光线来辨别海面和海岸，只要海岸上沒有灯光，光线明亮处一定是大海。一旦进入海中，它又会切换到以海浪的方向为参照物，海浪扑来的方向才是大海深处。

靛蓝彩鹀 以天体作为参照物

北美的靛蓝彩鸡眼睛长在头部的两侧，视野宽阔，有利于实时观察太阳、月亮、星辰等天体的运动，是偏向以天体作为参照物的典型代表。

太阳落山后，北极星在天空提供了一个稳定的参考点，其他星座都会沿着这个参考点旋转。与许多迁徙的鸣禽一样，靛蓝彩鹀也会飞往南方过冬而且更喜欢在晚上飞行。它们在起飞前会在迁徙的方向跳跃以确定航向。

在一次试验中，科研人员将随机捕获的、迁徙途中的靛蓝彩鹀带到天文馆。它们被放进一个特殊的笼子里，那里可以看到穹顶。穹顶上，众多星辰围绕着北极星旋转，模仿出自然夜空的运动。不出所料，鸟儿们都试图向南跳跃。当北极星附近35度范围内的星座被移除后，这些靛蓝彩鹀便突然失去了方向感。对于它们来说，单个星体并不重要，关键是要看到近距离星座围绕一个中心点的旋转。这能帮助它们在野外确定哪里是北方，然后利用这些信息飞向南方。

鸽子 通过地球磁场识途

鸽子在飞行数千千米后能够精确地回到家，在于它们可以通过本地的地球磁场确定自己的位置。

地球两个磁极发出的磁力线在两极地区是垂直的，到了南北回归线以内的地区转为平行。地球磁力在高纬度地区非常强，而在赤道地区会弱一些。磁力大小和方向的不同，会形成一个个地磁路标。有大量证据表明，鸽子可以把这种地磁路标作为导航系统，它们视网膜内的色素能感应地球磁场的强度和方向。此外，鸽子上喙处类似磁铁矿的组织也可以感应到地球磁场。

鸽子还能依靠体内的生物钟和太阳的位置校正时间、测量移位和方位角的变化，从而确定自己的位置和飞行方向。它们会综合多种线索和感觉来确定方向，晴天把太阳作为罗盘，当太阳不可见时就主要参考地磁信号。

蝙蝠 大脑绘制“认知地图”

科学家通过为期4年多的研究发现，蝙蝠具有非凡的空间记忆力，在一定程度上接近了人类。它们无论是外出觅食还是回家，都可以准确地找到最近的路，很少走“冤枉路”。蝙蝠之所以很少随机乱转而是直奔目标，懂得“抄近路”，是因为它们可以在大脑中绘制一幅“认知地图”，并以此导航。

科学家发现，蝙蝠从幼年起就已经牢记在脑海中形成的“认知地图”，对自己的活动范围拥有“空间记忆”，这是一种记录外界地理位置和环境、方向的记忆能力。它们将建筑物等作为标记，外出觅食会直接向着食物最充足的地方飞，而不会在飞行的途中去寻找食物，这让它们用最短的时间就可以填饱肚子。

帝王蝶 将内部罗盘藏于触须

每年10月底至来年3月初，上亿只帝王蝶从美国东北部和加拿大南部飞往墨西哥中部林区越冬和繁衍，行程4 500多千米。

为什么它们这样长途迁徙而不会迷路呢？

研究人员发现，帝王蝶使用“内部罗盘”实现导航能力。它们能够巧妙地结合地平线上太阳的位置和时刻信息，最终发现南方。它们使用较大的复眼跟踪太阳的位置，结合时间信息判断应该朝哪个方向飞行。

帝王蝶的触须部位具备全球定位的能力，指引它们在远程迁徙中不迷航。如果将有触须的蝴蝶和剪下触须的蝴蝶一起放进飞行模拟器，前者全部飞向西南方，而后者的飞行变得紊乱，虽然仍然按直线飞行，但方向不同。这说明，没有了触须它们就失去了利用太阳导航的能力，无法根据时间调整方向。

为了进一步加以验证，研究人员将一半帝王蝶的触须漆成黑色阻挡阳光的吸收，另一半则涂上明亮的颜色帮助吸收阳光射线。结果前者开始不断地向北飞，后者继续向南飞，这表明前者的方向感被打乱了。

蚂蚁 用“几何信息学”认路

科学家研究发现，蚂蚁能够将“几何信息学”有效地应用在认路上。

他们观察到，一种名为法老蚁的小型蚂蚁搬运草料时，会利用反向轨迹辨别方向。反向轨迹是指满载而归的蚂蚁在返回蚁巢时，只要按照与出来时相反的角度便能循路而归。

为了进行验证，科学家将单个蚂蚁在直线轨迹和55度的轨迹分辨方向的能力进行了比较，结果在直线轨迹上的蚂蚁无法准确地确定方向，而处于分岔轨迹时，大约45%的蚂蚁都能够在第一个岔路口准确分清方向，原来几何形岔路口向法老蚁提供了所需要的反向性。他们接着发现，蚂蚁准确定位的轨迹交叉的最理想角度是60度左右。其他种类的蚂蚁也有同样的规律。这就意味着当蚂蚁从蚁穴出发时，只要沿着这些事先标好角度的特殊路径行进，就一定能够找到食物资源。而当满载而归时，只要根据这一蚂蚁家族自创的“60度法则”，按照相反的角度循路，它们就绝对不会错过回家的路。

以前的研究证实，蚂蚁可以通过信息素轨迹，根据信息素气味寻找食物或者回家的路。

侦察蚂蚁遇到转弯，会释放特殊信息素作路口路标，同时会标示出是普通的岔路口还是有食物源。后续出洞的工蚁依照这些信息素的指示行动，确保不会迷路。