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从蜣螂到海豹,这些动物都依靠星星导航
查字典地理网 来源|2019-11-08 发表|教学分类:地理科普

地理学习

学习资料

撰文:FIONA MCMILLAN

有这样一群小而多样的物种群体,它们可以依靠夜空中的星辰寻找食物和配偶。

港海豹(如图,阿拉斯加南索耶冰川上两只好奇的港海豹)是目前已知的第一个利用星辰导航的海洋哺乳动物。

摄影:MICHAEL MELFORD, NAT GEO IMAGE COLLECTION

自古代开始,人类便可以利用星辰确定方向,但掌握这门技术的可不只有人类,一个量小却种类繁多的物种群也能依靠夜空繁星指引方向。一些动物能识别星群的运动,还有的能通过某些特别明亮的独立星体来确定方位。另外一小部分可以利用我们的星系——银河系来绘制它们的航线。

从蜣螂到海豹,对它们来说依靠星辰导航是一项至关重要的技能,因为这能帮助它们迁徙、寻找食物或配偶。即使是像蜣螂那么小的生物(其大脑有一粒米那么大),只要抬头仰望星空,就能知道该去往哪里。

“我觉得这非常有趣,”瑞典隆德大学(Lund University)动物导航专家玛丽•达克(Marie Dacke)说道。“每次我看到蜣螂,我都会被它们的能力所震撼。”

星辰罗盘是若干导航信号之一,与可见地标、月球位置、风向,甚至地球磁场一样。

科学家们希望了解这些星辰导航员的眼睛和大脑是如何进化到能对来自太阳系以外的视觉信号做出反应的。这样的研究有助于我们进一步了解光污染对野生动物的影响,甚至可能提升需要找路的机器人的设计。

下面让我们来认识几个星辰导航员吧。

靛蓝彩鹀(Indigo buntings)

与许多迁徙的鸣禽一样,北美的靛蓝彩鹀也会飞往南方过冬——而且它们更喜欢在晚上飞行。

1967年秋,密歇根州的研究人员在靛蓝彩鹀的迁徙过程中随机捕获了几只。他们把这些鸟带到密歇根州弗林特市的罗伯特T•朗威天文馆(Robert T. Longway Planetarium),然后把它们安置在了一个特殊的笼子里,在那里它们可以看到星光闪耀的圆顶。

为了确定飞行方向,靛蓝彩鹀会观察近距离的星座如何围绕一个中心点(如北极星)旋转的。

摄影:GEORGE GRALL, NAT GEO IMAGE COLLECTION

在迁徙季节,鸣鸟在起飞前会在自己想去的方向上跳跃以确定航向。在天文馆中,夜空会围绕着北极星旋转,模仿着自然夜空的运动,不出所料,鸟儿们会试图向南跳跃。

然而,当研究人员移除了北极星附近35度范围内的星座时,有趣的事情发生了:靛蓝彩鹀失去了方向感。

研究表明,单个星体对这些鸟类来说并不重要,重要的是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。

港海豹(Harbor seals)

千百年来,波利尼西亚的水手们一直依靠指路星在海上寻找方向,但是港海豹可能比他们抢先一步掌握了这一技能。

港海豹生活在北半球大西洋和太平洋沿岸,大部分时间都在夜间觅食。在这种情况下,它们很难找到陆地标志。

2006年,德国和丹麦的科学家们为了研究港海豹靠星辰导航的可能性,将两只来自德国海洋科学中心的港海豹圈养在一个特制的浮动天文馆里。

根据2008年的一项研究,研究人员训练这两只名为Nick和Malte的鳍足动物朝着特定的指路星游动,他们还发现这些动物可以从北半球夜空的真实投影中识别出一颗星星。

这表明,海豹可能会利用特定的星辰作为导航信号,冒险远离海岸——这是海洋哺乳动物利用星辰导航的第一条科学证据。

达克指出,若在野外也是如此,那么这种基于星辰的导航可能使海豹能够在一个区域内有效地搜寻食物。

蜣螂(Dung beetles)

达克说,海豹能看到单个的星体,因为像所有脊椎动物一样,它们的眼睛“很像照相机——角膜和晶状体的共同作用相当于凸透镜,把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像。这种解剖结构可以让大量光线进入,因而能够探测到像星星这样相对昏暗的小物体。

相比之下,昆虫无法看到单个星体,它们的复眼无法探测到像光点那样微小的细节。然而,像银河系这样大而稠密的星群在它们看来就像一条单一的发光带。对于夜间活动的非洲蜣螂萨提洛斯屎壳郎(Scarabaeus satyrus )来说,银河系是一个很有用的参照物。

一闻到新鲜的粪便,这些甲虫就飞了进来。但是竞争是激烈的,所以一些屎壳郎会做一个粪球,然后尽快把它滚到一个更隐蔽的地方。达克说:“这就像在餐馆打包带走一样。”

乌干达,一种叫S. sacer的蜣螂正在推一个粪球。已知有几种蜣螂能够利用天体导航。

摄影:RONAN DONOVAN, NAT GEO IMAGE COLLECTION

再强调一次,效率是关键——以直线行进的甲虫可以在最短的时间内跨越最远的距离。

为了做到这一点,萨提洛斯屎壳郎通常会利用月球的偏振光导航。但是根据达克的研究,在没有月亮的夜晚,银河系会成为它们的另一个导航仪。达克说,这种甲虫是唯一被证实能利用银河系导航的动物。

“只要它们保持初始位置的方向不变,它们就会一直往前走,”她说道。

达克补充说,可能还有更多的动物依靠星辰导航。例如,最初的证据表明,欧洲知更鸟、黄色后翅蛾,甚至可能还有蝗蛙都能做到这一点。

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