動物為何不迷路_藝文志_中國環境

　　《自然羅盤：動物導航之謎》，[美]詹姆斯·L·古爾德、卡蘿爾·格蘭特·古爾德著，童文煦譯，上海科技教育出版社2019年11月出版

　　剛孵化出來的小海龜是綜合運用「燈塔」辨別方向的典範。小海龜孵出後必須馬上遊進大海，它們是以光線來辨別海面和海岸的，只要海岸上沒有燈光，光線明亮處一定是大海。

　　這也是今天生態學家反對在海岸線架設光源的原因，因為會誤導海龜。

　　如同人類一樣，動物要外出覓食，還要隨季節的變化而進行大範圍的遷徙棲息，更要為了種群的繁衍而執著地進行生殖洄遊，包括由深海、外海遊向淺海或近岸，由海洋向江河或江河下遊遊向上遊的溯河洄遊等。

　　所有這些行為都是物理性的遷徙和運動，而且距離之長，堪比人類利用飛機、遠洋輪船進行的全球遷徙。但是，動物沒有指南針、羅盤，也沒有GPS，它們是如何在或近或遠，以及全球性遷徙中保持正確方向，最終到達目的地的？由古爾德夫婦，即生物學家詹姆斯·古爾德與大眾科學作家卡蘿爾·古爾德共同撰寫的《自然羅盤：動物導航之謎》一書生動而詳盡地回答了這些問題。

　　6種導航策略

　　蜜蜂會在採蜜之後返回蜂巢，還會向同伴指引有花蜜的地方，這當然是因為它們有出色的導航系統。但是，蜜蜂識別回家之路並非只依靠一種導航本領，而是多種。

　　本書在第一章中總結了動物導航的6種策略：趨向性、羅盤定位、矢量導航、地標領航、內在導航、真實導航。

　　動物所依賴的羅盤是自然羅盤，如太陽、地磁場、偏振光等。大多數動物都會依賴太陽這個羅盤，人同樣也要依靠太陽這個羅盤。但是，太陽會在空中移動，動物和人還需要通過某種手段來測量時間，才知道太陽所處的位置和方向，並用以定位和確定方向，測量和感知時間的手段當然就是從演化而獲得的生物時鐘。

　　一隻黑脈金斑蝶在6月末試圖從北緯45度的地方飛往南方，必須在早晨向太陽右邊（順時針）飛行，在下午3時則朝向太陽左邊（逆時針）飛行。但是，如果這隻蝴蝶在9月底飛行，就要以另一種方式調整其對太陽的相對角度。

　　這也意味著，黑脈金斑蝶不僅要利用太陽這個大羅盤，還得要有時間觀念，這個時間就是它腦中的生物時鐘，當然，也不否認黑脈金斑蝶會參照地形地物。

　　所以，動物運動或遷徙不迷路是綜合使用了多種導航策略。

　　太陽是重要的羅盤

　　儘管有上述種種導航機制，但動物運動不迷路也有一個基本法則，即視覺，而視覺參照的自然羅盤就是太陽或日光。之所以以太陽為普遍的導航羅盤是因為，首先太陽對於生物和人類的生存至關重要。作物生長需要太陽光線和適應四季，動物同樣通過自己的感官感知日照的周期性，並與自己的遷徙和生殖周期掛鈎。此後，動物才會發現，太陽與方向定位密不可分。

　　動物的六大導航本領都與太陽和陽光有或多或少的直接或間接聯繫。趨向性導航中最明顯和普遍的形式就是趨光性；羅盤定位就是將太陽作為主要參照信息；矢量導航則是以太陽為羅盤在每一段航程中定向；地標領航是將太陽作為必要的第三地標；內在導航也是利用太陽來確定每一程的方向；真實導航則以太陽為基本羅盤，與全球地圖共同作用實現導航。

　　但是，動物僅靠視覺和陽光，包括月光、極光等來導航並不能百分百地找到正確的方向，這就需要它們利用其他的導航能力來參與導航，除了以感應磁場、利用雲層和地標等來辨識方向外，動物還會利用偏振光來導航，昆蟲較為擅長此道，這是人類所缺少的本領。

　　蜣螂（屎殼郎）就是靠偏振光來辨識方向的，無論在夜晚還是白天。看過蜣螂推糞球的都知道，蜣螂是倒爬著用其前腿發力、後腿拱著糞球前進，由於它們是倒退的，看不到前方的路和方向，就需要超凡的辨識方向的能力。

　　一個實驗說明了這一點。在月色充盈的夜晚採用一片偏振光濾鏡以擋住月球，這些甲蟲就會調整自己行動的方向。轉動濾鏡後，它們也會隨之大致調整自己的方向。事實上，它們還會忽略月光而直接把注意力集中到偏振光上以辨別方向。

　　說到底，偏振光也是對太陽這個自然羅盤的借鑑才產生的，因此太陽是動物導航極為重要的自然羅盤。

　　複雜方式與簡單方式

　　從昆蟲上升到脊椎動物，後者的導航有複雜的，也有簡單的。

　　動物學家推測，一些鳥類天生具有類似人類製造的GPS導航系統，但是也需要後天的習得。

　　一些繁殖地在加拿大的鳴禽在它們的第一次秋季遷徙行程中獲得了足夠信息，能夠將一些平面幾何坐標轉換成一個更巧妙的基於球面幾何的體系，類似於墨卡託投影法，以此辨認方向。

　　鳥類也可以用經緯線來劃分地球並辨識方向，但這需要學習和記憶。不過，這一方式在本書並沒有充分的闡述和證明，只是提出這也可能是動物一種高級的辨識方向的生物機制。

　　事實上，大量的動物還是靠簡單的方法交替和組合起來導航，其中一種稱為「燈塔」的方式常常與其他方式組合使用。所謂燈塔是一個抽象和比喻的說法，指動物利用所有環境和標記來辨別方向，如河水與海水的區別、潮汐的方向、光線的強弱，再結合大腦對磁場的感應等來導航。

　　剛孵化出來的小海龜就是綜合運用「燈塔」辨別方向的典範。為了避免天敵的加害，小海龜孵出後必須馬上遊進大海。剛開始，它們是以光線來辨別海面和海岸的，通過比較，只要海岸上沒有燈光，光線明亮處一定是大海。這也是今天生態學家反對在海岸線架設光源的原因，因為會誤導海龜。

　　一旦到了海裡，海龜的導航系統必須切換，它們的導航會切換到感知海浪的方向。海浪總是撲向岸邊，因此，迎著海浪撲來的方向才是大海深處。這個方向其實也被視為是海龜在演化中所獲得的一種磁場方向。

　　對於鮭魚來說，同樣會利用不同的燈塔標誌以及其他導航方式來遷徙和洄遊。成魚要從海洋洄遊到內河產卵，小鮭魚在內河長大後又必須遊回大海，這兩者都需要保持正確的航線才能到達目的地。

　　鮭魚從卵子孵出後，會在淡水中生活幾個月到3年，直到成長為「青年」，之後它們開始向下遊遷徙並最終遊向大海。在這個過程既要藉助「燈塔」辨識方向，又要學習辨認方向。它們會用嗅覺來記憶河流沿途的位置，然後在靠近海岸的半鹹水處略微停留一段時間，這也是一個「燈塔」辨識標記，通過水的鹹和淡來識別河水和海洋，同時也是它們適應海洋鹽水的過渡期。

　　鮭魚在海洋生活1—5年後，又洄遊到出生地去產卵。這個洄遊過程除了需要利用水的鹹淡來辨識海洋和河流，還需要靠多年前就貯存在記憶中的河流的味道，以及利用自己大腦中磁場感受細胞來幫助導航，才能慢慢從大海洄遊到出生地河流。

　　動物更為複雜的辨識方向的本領可能是人類所不具有的，比如小鼠學習走出迷宮的機制。

　　無疑，本書為動物導航和遷徙描繪出一幅詳盡的畫卷，且在探索這一自然界中非凡行為上極具啟發性。