不久前，一則新聞引發(fā)了眾多網(wǎng)友關(guān)注：內(nèi)蒙古巴彥淖爾市烏拉特草原上的一只駱駝去年被賣(mài)到了百公里之外的一戶牧民家，時(shí)隔近一年，這只駱駝獨(dú)自穿越圍欄、公路，走了百公里路程，又回到了原主人的家中。內(nèi)蒙古生物技術(shù)研究院特聘高級(jí)工程師張志剛告訴科技日?qǐng)?bào)記者：“馬和駱駝等動(dòng)物能夠找到回家的路，很大程度上是靠嗅覺(jué)、視覺(jué)和記憶力。”
據(jù)專(zhuān)家介紹，長(zhǎng)期生活的環(huán)境中所包含的氣味、聲音和畫(huà)面等，都會(huì)在動(dòng)物的腦海中留下印象，動(dòng)物會(huì)將從外界獲取的信息與腦海中的信息進(jìn)行對(duì)比，并在兩種信息不斷接近的過(guò)程中尋找歸途。
不過(guò)，這頭駱駝的導(dǎo)航能力在動(dòng)物界只能算是初級(jí)水平，一些動(dòng)物導(dǎo)航的精準(zhǔn)度和效率，不亞于現(xiàn)代先進(jìn)的導(dǎo)航技術(shù)。但是動(dòng)物沒(méi)有指南針，也沒(méi)有GPS，它們是如何在或近或遠(yuǎn)的路程中保持正確方向，并最終到達(dá)目的地的呢?
本領(lǐng)卓越源于能力特殊
有研究證實(shí)，很多導(dǎo)航能力卓越的動(dòng)物都具有某些特殊的能力，如偏振光視力、空間記憶力和磁感知能力等。
早在1949年，奧地利動(dòng)物學(xué)家卡爾·馮·弗里士發(fā)現(xiàn)，蜻蜓、蜣螂等許多昆蟲(chóng)具備超越人類(lèi)的偏振光識(shí)別能力。據(jù)了解，光在大氣的傳播過(guò)程中會(huì)形成少量偏振光，且偏振光波的分布具有空間分布的穩(wěn)定性，這些偏振光就像是畫(huà)在天空中的地圖。復(fù)眼是昆蟲(chóng)的主要視覺(jué)器官，通常在昆蟲(chóng)的頭部占有突出的位置。在一些昆蟲(chóng)的復(fù)眼上，有一部分小眼專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)探測(cè)偏振光。這些小眼通常位于復(fù)眼靠近背部一側(cè)的邊緣區(qū)域，其顏色和形狀與其他小眼有著明顯差異，在這些小眼上還排列著兩組或者三組垂直的微絨毛，正是這些微絨毛上的視色素顆粒幫助昆蟲(chóng)捕捉到了偏振光，進(jìn)而幫助它們進(jìn)行導(dǎo)航。
蝙蝠利用聲波避障的能力廣為人知，但很少有人知道，蝙蝠也是導(dǎo)航的高手。來(lái)自希伯來(lái)大學(xué)和特拉維夫大學(xué)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，蝙蝠在大尺度的地理位置上進(jìn)行導(dǎo)航時(shí)，能夠表現(xiàn)出非凡的空間記憶力，這種能力在一定程度上已經(jīng)接近了人類(lèi)。研究人員通過(guò)長(zhǎng)期的雷達(dá)追蹤實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)蝙蝠可以在大腦中繪制一座城市的“認(rèn)知地圖”并以此導(dǎo)航。在尋找食物時(shí)，它們很少隨機(jī)亂轉(zhuǎn)，而是直奔目標(biāo)，并且還能夠找出更便捷的路線來(lái)“抄近路”。
此外，科學(xué)家目前還發(fā)現(xiàn)了約50種動(dòng)物(包括哺乳動(dòng)物、鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、魚(yú)類(lèi)、昆蟲(chóng))具備利用地球磁場(chǎng)為自己的活動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)航的化學(xué)感知能力。美國(guó)加州理工學(xué)院的學(xué)者沃克·迪貝爾曾發(fā)現(xiàn)，在虹鱒魚(yú)的三叉神經(jīng)處能夠觀察到磁刺激相關(guān)的神經(jīng)電反應(yīng)，并且虹鱒魚(yú)的嗅上皮細(xì)胞可隨著磁場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。由此，沃克·迪貝爾推斷，該部位所分布的大量含鐵細(xì)胞或許是與磁感應(yīng)相關(guān)的神經(jīng)元。
事實(shí)上，動(dòng)物感知地磁場(chǎng)的方式復(fù)雜多樣，比如來(lái)自瑞典隆德大學(xué)的科學(xué)家測(cè)試了斑胸草雀體內(nèi)的蛋白質(zhì)后發(fā)現(xiàn)，這種鳥(niǎo)類(lèi)的眼睛里含有一種特殊的蛋白質(zhì)，能夠起到磁感受器的作用，讓斑胸草雀能夠“看到”地磁場(chǎng)。
不僅認(rèn)路還會(huì)計(jì)算路程
張志剛介紹：“生理結(jié)構(gòu)的獨(dú)特性，是動(dòng)物具備卓越導(dǎo)航能力的基礎(chǔ)條件。更神奇的是，一些動(dòng)物甚至掌握了特殊的路線計(jì)算方法。”
據(jù)了解，螞蟻的眼睛里也有對(duì)偏振光敏感的光感受器。法國(guó)生物機(jī)器人專(zhuān)家斯特凡·維奧萊表示，在利用偏振光進(jìn)行導(dǎo)航的過(guò)程中，螞蟻首先會(huì)利用這些光線確定方向，然后計(jì)算出返回起點(diǎn)的最直接路徑。例如，螞蟻向北移動(dòng)一段距離，然后又向東移動(dòng)兩倍距離，如果它想回到起始位置，那么它就會(huì)向西南方向行進(jìn)。無(wú)論螞蟻尋找覓食地的路徑多么曲折，當(dāng)它返回巢穴的時(shí)候，幾乎都是沿直線返回。
昆蟲(chóng)可以通過(guò)估算自己走過(guò)路線的方向和距離，判斷自己與起始位置的相對(duì)位移，這種方法叫做路徑積累。動(dòng)物學(xué)家發(fā)現(xiàn)，蜜蜂不僅掌握了路徑積累的方法，還能將路徑信息準(zhǔn)確地傳達(dá)給同伴。
奧地利動(dòng)物學(xué)家卡爾·馮·弗里士通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一只工蜂滿載花蜜返回蜂箱時(shí)，它來(lái)回?fù)u晃地舞蹈，如果花蜜的位置與蜂巢的距離在50米之內(nèi)，那么工蜂就會(huì)跳圓舞，一旦花蜜位置距離蜂巢超過(guò)50米，它就會(huì)跳起一種“8”字舞，在跳到“8”字交界處時(shí)，它會(huì)以每秒13次的頻率快速抖動(dòng)身體，發(fā)出嗡嗡聲，同時(shí)左右擺動(dòng)，每擺動(dòng)一次表示大約50米的距離。而且，工蜂搖擺的方向還能表示花蜜的方位，搖擺的平均角度則表示采集地點(diǎn)與太陽(yáng)位置的角度。
但有學(xué)者表示，這種路徑積累方法只能估算相對(duì)于起始點(diǎn)的位移確定自身的位置，既然是估算，就會(huì)有誤差。多次的估算誤差會(huì)累積，因此螞蟻、蜜蜂等動(dòng)物所掌握的路徑計(jì)算方法只適用于短距離旅程，而不適用于長(zhǎng)距離旅程。
動(dòng)物導(dǎo)航也會(huì)看“路標(biāo)”
就像我們?nèi)祟?lèi)導(dǎo)航會(huì)看路標(biāo)一樣，自然界中，很多動(dòng)物導(dǎo)航也需要借助一些參照物。對(duì)于不同的動(dòng)物而言，其選取的參照物各有不同，但相同的是動(dòng)物所選取的參照物往往取決于其生活的環(huán)境，并且這些參照物的選取便于操作。
例如，剛孵化出來(lái)的小海龜需要立即游進(jìn)大海來(lái)躲避天敵的侵害，它們能夠以光線來(lái)辨別海面和海岸，只要海岸上沒(méi)有燈光，光線明亮處一定是大海。一旦進(jìn)入海中，海龜又會(huì)切換到以海浪的方向?yàn)閰⒄瘴铮＠藫鋪?lái)的方向才是大海深處。
鳥(niǎo)類(lèi)是偏向以天體作為參照物的典型代表，這是因?yàn)轼B(niǎo)類(lèi)的眼睛長(zhǎng)在頭部的兩側(cè)，這使它們能夠同時(shí)看到頭部?jī)蓚?cè)的區(qū)域，有利于實(shí)時(shí)觀察太陽(yáng)、月亮、星辰等天體的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)太陽(yáng)落山后，又一重要“路標(biāo)”——北極星就會(huì)出現(xiàn)。北極星在天空中提供了一個(gè)穩(wěn)定的參考點(diǎn)，其他星座都會(huì)沿著這個(gè)參考點(diǎn)旋轉(zhuǎn)。夜間遷飛的鳥(niǎo)類(lèi)并不見(jiàn)得能認(rèn)出北極星，但它們能夠知道星座旋轉(zhuǎn)的中心是正北方，從而準(zhǔn)確判斷出飛行的方位。
北美洲常見(jiàn)的一種鳥(niǎo)類(lèi)靛藍(lán)彩鹀有著冬季向南方遷徙的習(xí)性，而且它們更喜歡在晚上飛行。1967年冬天，美國(guó)密歇根洲的研究人員隨機(jī)捕獲了幾只遷徙途中的靛藍(lán)彩鹀，并把它們帶到了一個(gè)天文館里。在天文館中有模擬自然夜空的裝置，當(dāng)模擬的星座按照自然規(guī)律圍繞北極星轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，這些靛藍(lán)彩鹀就會(huì)試圖向南面跳躍。
當(dāng)研究人員移除了北極星附近35度范圍內(nèi)的星座時(shí)，這些靛藍(lán)彩鹀就突然失去了方向感。對(duì)此，研究人員表示，單個(gè)星體對(duì)這些鳥(niǎo)類(lèi)來(lái)說(shuō)不重要，重要的是看到一定距離范圍內(nèi)的星座圍繞北極星轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程，這能幫助它們?cè)诿ＣＲ箍罩写_定南北的方向。
關(guān)鍵詞： 導(dǎo)航能力堪比GPS 動(dòng)物
