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，有一部分小眼專門負(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。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、兩棲動(dòng)物、爬行動(dòng)物、魚(yú)類、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)祟悓?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)類是偏向以天體作為參照物的典型代表，這是因?yàn)轼B(niǎo)類的眼睛長(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
