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智能手机和基于GPS的导航系统使得人类很容易弄清楚如何从A点到达B点。但是,迁徙动物不仅没有用拇指在iPhone上输入目的地搜索词,而且还缺乏技术本身。然而,候鸟和海龟可能拥有更好的东西:它们可以在全球范围内长途跋涉到相同的交配地或海滩时,感知地球磁场的变化,年复一年。
现在我们更了解鲑鱼是如何做到的。在2月6日发表在《当代生物学》上的一项研究中,科学家发现鲑鱼像小海龟一样,利用地球的磁场作为地图。相比之下,鸟类更像是使用磁场作为指南针:它们知道自己面对的方向,但需要其他信息才能知道它们应该去哪里。
鲑鱼似乎从父母那里以基因遗传的方式继承了这张地图:人工饲养的幼鱼仍然对人工磁场做出预期的反应。“如果它们利用磁场来确定它们的位置,当它们处于不同的磁场中时,它们应该改变它们的游泳方向,”俄勒冈州立大学(O.S.U.)的研究员,该研究的主要作者内森·普特曼说。事实上,鱼“在不同的磁场中会朝不同的方向游动,”他说。
在研究中,研究人员将幼年奇努克鲑鱼放入水箱中。利用磁线圈,他们能够模拟鲑鱼海洋范围内不同部分的磁场。他们发现,当鱼暴露在类似于它们通常范围最北部地区的磁场中时,它们会想要向南游,回到它们范围的中心。相反,暴露在南部范围磁场中的鱼往往会向北定向自己。“那些鱼知道它们在哪里,它们知道它们应该在哪里,它们知道如何到达那里,”同样在O.S.U.的渔业和野生动物教授,论文的合著者大卫·诺克斯说。“这非常令人印象深刻,”他说。
诺克斯说,与候鸟不同,大多数鲑鱼没有机会从祖先那里学习它们应该去哪里;它们一生中只迁徙到海洋并返回出生地溪流产卵一次,然后死亡。“它们的父母不在身边帮助它们做事,”他说。“它们必须在生活中做对一切……它们没有机会再次玩游戏。” 诺克斯说,如果它们犯错,那么这些鱼要么饿死,要么被吃掉,要么最终进入错误的洋流。他指出,这意味着迁徙知识必须“在动物内部”。
该研究还发现,鲑鱼似乎结合使用给定位置的磁场的两个特征:强度或强度,以及倾斜度或磁场与地球本身的角度。当鱼暴露在不匹配的磁场中时,例如北部强度与南部倾斜度配对,反之亦然,它们会迷失方向,这表明它们使用两种类型的信息来确定它们在哪里以及它们应该去哪里。
虽然该研究表明鲑鱼继承了一些天生的地图,但尚不清楚动物究竟是如何感知它们的。“我们不能说鱼或海龟在想象什么,”普特曼说。他说,科学家们只能观察鲑鱼的行为,并询问它们是如何表现的。“它的行为就像它有一些关于它在哪里的信息,”他说,这意味着它有一些基于磁场的内部地图。尽管鱼类在野外可能使用其他环境特征,例如太阳或嗅觉线索,但在本研究中这些变量得到了控制,这意味着鱼类仅依赖磁场来决定它们应该朝哪个方向游动。
普林斯顿大学的进化生物学家詹姆斯·古尔德没有参与这项研究,他在一篇关于该论文的评论中写道,鱼可能没有像我们想象的那样的地图,而是类似于Excel电子表格的东西,其中“填满了季节性适当的方向反应的磁坐标列表”。也就是说,鱼可能只是感知给定位置的磁场,并且像GPS一样,在它的脑海中基本上有一个语音命令告诉它应该游向哪里。普特曼认为这很可能就是鲑鱼的情况。“如果我必须打赌,我会说这很可能就是正在发生的事情,”他说。