人类最初的旅行和远航是靠太阳和信鸽的实验

人类最初的旅行和远航是靠太阳和星星来辨认方向的。太阳和星星好比是地球的灯塔，人们靠着它，可以旅行和远航。后来，人类发明了指南计，这就为人类的旅行和远航指明了前进的方向。那么动物的远航靠什么呢？它们在漫长的远航中，凭借什么来辨别方向，认识路线的？在它们身上是否有导航器？

动物奇异的远航能力

世界上有许多种动物有着奇异的远航能力。例如绿海龟，每年6月中旬便成群结队地从南美洲的巴西沿海出发，历时2个多月，行程2000多千米，到达大西洋上一个全长仅有9千米的阿森松岛。在那里完成它们生儿育女的神圣使命后，又下海返回它们原来的老家——巴西沿海。2个月后，小龟纷纷破壳而出，像它们的先辈一样，争先恐后地爬向大海，游回它们父母的栖息之地巴西沿海。

这种奇异的远航本领，鸟类也不逊色。短尾海鸡每年迁徙飞行，两次越过赤道。它们每年4月从大洋洲的产卵孵育地，经印尼、菲律宾、台湾、日本、阿留申群岛和美洲西海岸，绕太平洋一圈，9月份又飞回原产卵孵育地。红颜蜂鸟每年从美国北部或加拿大南部起飞，横跨墨西哥湾，行程800多千米，然后飞回原地。身长仅4厘米的名叫北极燕鸥的海鸟，它的远航能力更令人瞩目。它们每年筑巢产卵育雏在新英格兰，到8月份便携儿带女飞往南方，12月份到达南极洲，到第2年春季，又北迁，每年迁飞约35000千米。

昆虫远飞的能力也不可小视，昆虫虽小而瘦弱，但它们能迁飞很远的距离。如生活在北美东部的一种褐色大蝴蝶，每到冬季它们就迁飞到墨西哥中部山区，在那温暖潮湿的森林里过冬，行程达3900千米。

最令人感兴趑的是与人类有密切关系的家养动物，也有远途外出而不迷失方向的能力。如猫是很喜欢同主人生活在一起的，但它更留恋自己的故居，当主人把它们带到数百千米以外的地方，它们仍可以长途跋涉独自返回故居。

动物导航的奥秘

动物在漫长的远航之中能找到它们的归途，说明在动物体内有一个复杂的导航系统。这个导航系统是什么呢？科学家用蜜蜂和信鸽做了实验，证明这个导航系统有3套：第一套是以太阳为主的罗盘系统，第二套是由太阳散射到空中的紫外偏振光系统，第三套是动物体内的磁性导航系统。

诺贝尔奖金获得者、奥地利生物学家弗里希，曾在20世纪40年代用一系列实验测出了蜜蜂的基本导航能力。他首先证明了蜜蜂通常是利用太阳作为罗盘进行导航的，指出蜜蜂通过“舞蹈”告诉其他采集蜂如何到达它所发现的花源地，就是以太阳作为参考点的。例如，要是太阳位于蜂箱入口的前方，而采集蜂所发现的花源地在蜂箱左侧40。，那么返回蜂箱的采集蜂就在垂直的巢框上朝左侧40°方向“跳舞”。类似的实验也显示了太阳对蜜蜂导航的重要性。例如，将水平蜂箱中舞蹈蜂所见到的太阳实际位置用镜子颠倒过来，人们发现舞蹈蜂也将舞蹈方向倒过来；可是若将蜂箱完全遮盖起来，则舞蹈方向就乱了套。由此可见，蜜蜂是利用太阳来导航的。

信鸽的实验则进一步证明了动物的远航是以太阳罗盘进行导航的。科学家曾做过这样的实验，他们将一群鸽子关在离家以西160千米的一间屋里，在中午打开电灯来模拟黎明，过了几分钟后把鸽子放出来，鸽子以为是黎明，太阳在东方，但此时太阳却正好在南方，鸽子看到太阳后，就自动根据太阳来导航，飞向南方，它们以为这就是向东方朝家飞。

弗里希的同事、德国动物学家马丁和林道尔发现，蜜蜂不仅在有太阳的时候能顺利导航，就是在没有阳光的阴天，它们也绝不会转向，照样能准确无误地返回自己的家园。这又是什么原因呢？弗里希的进一步研究终于揭开了蜜蜂在阴天不靠太阳导航的秘密。他让水平地舞蹈着的蜂通过各色滤光镜看到一小块天空，但不让它看到太阳。这时，大部分光色对舞蹈蜂无妨碍作用，可是当滤掉紫外光后，舞蹈蜂就转了向。然后，弗里希把紫外光之外的所有光滤掉，并使紫外光偏振，这样紫外光就产生了特定方向的波，这时蜜蜂又开始方向无误地舞蹈起来。当弗里希转动一下偏振器，舞蹈蜂也随之改变了舞蹈的方向。这个实验证明了蜜蜂是能够利用偏振光根据太阳的方向导航的。这就是动物的第二套导航系统，是动物在阴天没有太阳情况下的一套备用系统。

▲信　鸽

除了太阳和紫外偏振光系统外，生物学家还测出了蜜蜂对磁场很敏感，首先发现蜜蜂与磁场有关系的是德国动物学家林道尔和马丁，他们发现所有采集蜂发出的太阳与食物源之间角度信号很少与实际角度相吻合。例如，采集蜂中午也许在正确方向偏右5°，而在下午3点钟却是偏左10°。这是为什么？他们用一套亥母霍兹消磁线圈，把蜂箱四周围住，蜂箱中的磁场即可消除，然后又在玻璃壁上放置一个格栅，并从格栅中测量舞蹈蜂舞蹈的角度，实验结果使他们大吃一惊，通常的舞蹈偏差消失了。这就证明蜜蜂对磁场是有反应的。

鸽子同蜜蜂一样，在晴天靠太阳导航，但在阴天没有太阳时也能顺利回家。因此，推测鸽子也可能有另外一套导航系统。美国生物学家沃尔科特在70年代做过这样一个实验，他把鸽子带上一个亥母霍兹线圈的头盔，利用这种头盔，他可以精确地控制每只鸽子飞行时的磁场。他报道说，晴天时每只鸽子均能返回，而在阴天时，当头部线圈按预定步骤产生一个北极朝上的磁场时，鸽子就飞不回来；可是当产生南极朝上的磁场时，鸽子就能直接飞回，这就证明阴天鸽子是利用磁北极导航的。

动物利用磁场可以导航，则动物体内必然有磁性物质，于是一场在动物体内寻找磁性物质的研究开始了。1918年，科学家终于解开了动物磁体之谜。美国普林斯顿大学生物学家古尔德及其同事，在用蜜蜂做寻找磁性物质的实验中发现了蜜蜂的腹部有磁性物质，并用磁强计测出了每只蜜蜂总共含有大约1亿个磁畴（1个磁畴就是1组最小的可起磁铁作用的原子），接着，他们又用地质勘探局的磁强计测出了鸽子头部的脑与颅骨之间含有磁性物质。为了证实他们的发现，他们与生物学家沃尔科特和柯希文克合作，用马萨诸州的伍兹霍尔海洋所的一台高灵敏度的磁强计，在大约20多只的鸽子身上找到并分离出含有磁体的组织。并测出鸽子体内同蜜蜂一样含有磁畴，其数目大约比一个“磁罗盘”实际所需要的还多1亿个。

动物导航的未解之谜

科学家用蜜蜂和鸽子所做的动物导航实验，虽然已初步揭示出这两种动物导航的秘密，但是太阳、星星的位置是随时间而变化的，即使是地磁场强度的大小，也会因时、因地而有微弱变化。那么蜜蜂和鸽子是怎样识别这种变化并进行处理的，从而不断调整自己的导航行为呢？至今尚无人知晓。

动物的种类是繁多的，它们的远航本领也是各异的。是否所有动物的导航都与蜜蜂和鸽子一样呢？有没有其他的导航系统呢？鸟类特别是候鸟，它们因季节的不同而作长距离的迁飞，变更其栖息的地区。它们飞过高山，越过重洋，飞回自己曾经住过的地方，而从不迷失方向。有些候鸟在出生后当年就迁飞越冬地，并先于它们的父母而出发，飞经的是从未走过的路线，它们是靠什么来定向识途的？

家养动物猫的远途旅行，也是令人很感兴趣的。据有关报道，有一只叫贝拉的猫，在西伯利亚的契尔诺哥尔斯克市住了6年。有一次，猫的主人到克拉斯诺雅尔斯克去，也把他心爱的猫带到那里，但这只猫不喜欢这个新地方，于是它便独自出走，几个月之后，这只猫又回到契尔诺哥尔斯克自己的老家里。这样，它走了600多千米，经历了一段它完全不熟悉的道路，遇到了许多河流和障碍，通过大片的森林地带。谁也无法解释贝拉是怎样找到自己回家的道路的。

昆虫、大蝴蝶、鲑鱼和海龟一类的动物，凭借什么，是怎样飞行、洄游或爬回自己的老家，这都是尚未揭开的谜。

地球磁场

由于地核的体积极大，温度和压力又相对较高，使地层的导电率极高，使得电流就如同存在于没有电阻的线圈中，可以永不消失地在其中流动，这使地球形成了一个磁场强度较稳定的南北磁极。历史上，第一个提出地磁场理论概念的是英国人吉尔伯特。他在1600年提出一种论点，认为地球自身就是一个巨大的磁体，它的两极和地理两极相重合。这一理论确立了地磁场与地球的关系，指出地磁场的起因不应该在地球之外，而应在地球内部。

总之，有关动物导航之谜，科学家已做了一些工作，揭示了一些动物导航之谜，还有许多动物导航之谜没有被揭开，或还知之甚少。如在动物导航的几种理论中，哪一种是主要的，普遍存在的，起决定性作用的？是否还有新的未被发现的动物导航系统等。又如，动物体内可能有一些微小的磁体，那么它们又是怎样准确无误地定向和导航的？这种磁体又是怎样与神经系统相联系而产生导航指令的，这些都是需要今后进一步探索的问题。