国际科学家组织提出,候鸟能测量出地球磁极的磁差,用来确定自己的方位。这一发现回答了至今未被解决的一个问题,即鸟类是否会计算长度。从整体上看,这是研究生物导航的重要一步。研究结果被记录在文章中,第一作者为圣彼得堡大学教授尼基塔·切尔涅佐夫,现发表在科学杂志《Current Biology》上。

每年飞行上千公里的候鸟不仅能准确无误地找到旅程的目的地,还能从过冬地准确地回到自己的栖息地,而栖息地的面积一般不超过1-3平方公里。专家们很早就确定,鸟类的导航能力为他们身上的罗盘系统和某种地图的类似物的存在提供了前提条件。罗盘导向特性已不再是个谜,特别是人们已弄清楚,鸟类使用的是三种互相独立的系统——星星、太阳和地磁。然而到底这种导航地图是如何起作用的,我们还不得而知。

“在现有的多种说法中,最可信的有两种——一是鸟类有气味地图,二是鸟类有地磁地图。因为地球磁极的参数不能确保鸟类特有的这种导航能力的准确度,所以可以假设,鸟使用了两种地图:大部分行程,它们都是借助地磁,‘直接到终点’则依靠了气味。”圣彼得堡大学教授、俄罗斯科学院动物学研究所“雷巴奇”生物站站长尼基塔·切尔涅佐夫解释道。

早前的研究表明,很多生物都会利用地磁图在纬度上做向导(分清南北),然而,要根据地球的地磁极确定东西事实上是不可能的,所以“经度问题”在科学上一直悬而未决。考虑到三种方向系统会指引鸟儿找到地磁和地理上的北方,专家们认为,鸟儿应该能测出它们之间的差距(磁差),这样就能确定长度了。但这种说法目前还未能证实。

圣彼得堡大学教授尼基塔·切尔涅佐夫和他的同事们用成年和幼年的芦苇莺做了实验,这种鸟一般筑巢在波罗的海沿岸,飞到西非去过冬。“第一次迁徙时,鸟儿极力想飞动,以致于即便被关在笼子里,它们也一直往那个飞起来应该会更自由的方向跳动。实验中,我们在库尔什沙嘴(加里宁格勒)将芦苇莺放进了特别宽阔的场地,它们在那里表现出明显往西北方向飞的倾向,也就是往过冬地的方向。”专家这样指出。

之后,在特殊生物仪器的帮助下,实验室测出了磁极的方向。“总体程度倾向于保持原样,但我们往北‘返回’了8.5度。当指向这里的时候,鸟类就确定了自己的方位,并表现得就像真的在波罗的海沿岸——苏格兰南边五百公里内一样。当急着偏移回到往常的迁徙路线时,它们就拐到了东南方。”尼基塔·切尔涅佐夫解释道。

有趣的是,幼鸟却非常容易迷失方向,“找不着北”——这意味着,苇莺测磁差的能力并非天生,而是后天习得。于是,科学家们首次在全世界证实,鸟类可以测量地磁和地理上的北方之间的误差,以此确定自己在迁徙路线上的位置。

圣彼得堡大学专家强调,目前这一结果的得出仅仅只针对这一种鸟,必须确认,其他候鸟是否也有这项能力。不过,这种导航机制已经展示出了用于工作的基本可能性。“此外,人们一般总是认为,地图和罗盘是完全不同的机制,而我们要说明,地图的组成成分,事实上就是由两个罗盘构成,甚至地图本身都不是严格磁化的,而是磁天文的。” 切尔涅佐夫教授补充道。

这一发现,对整体上研究生物迁徙来说是至关重要的一步。因为一些原因,这个课题成为了现代生物学关注的重点。首要原因是生活在一些地区的物种往往更加脆弱。为了保护地球的生物多样性,需要研究生物迁徙的路线和方法,在它们分布的所有地区保护它们。最后,如果能真正理解大自然现有的机制并复制它,那么,人类将可能获得非传统的全球导航系统——超精确,且无需通信卫星。

关于研究成果,详情可见杂志《Current Biology》上的《Migratory Eurasian reed warblers can use magnetic declination to solve the longitude problem》一文。