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导航能力堪比GPS 动物们是这样做到的
编辑: admin 来源: 未知 时间: 2020/9/11 21:38:50

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不久前,一则新闻引发了众多网友关注:内蒙古巴彦淖尔市乌拉特草原上的一只骆驼去年被卖到了百公里之外的一户牧民家,时隔近一年,这只骆驼独自穿越围栏、公路,走了百公里路程,又回到了原主人的家中。 内蒙古生物技术研究院特聘高级工程师张志刚告诉科技日报记者:“马和骆驼等动物能够找到回家的路,很大程度上是靠嗅觉、视觉和记忆力。 ”据专家介绍,长期生活的环境中所包含的气味、声音和画面等,都会在动物的脑海中留下印象,动物会将从外界获取的信息与脑海中的信息进行对比,并在两种信息不断接近的过程中寻找归途。

不过,这头骆驼的导航能力在动物界只能算是初级水平,一些动物导航的精准度和效率,不亚于现代先进的导航技术。

但是动物没有指南针,也没有GPS,它们是如何在或近或远的路程中保持正确方向,并最终到达目的地的呢?本领卓越源于能力特殊有研究证实,很多导航能力卓越的动物都具有某些特殊的能力,如偏振光视力、空间记忆力和磁感知能力等。

早在1949年,奥地利动物学家卡尔·冯·弗里士发现,蜻蜓、蜣螂等许多昆虫具备超越人类的偏振光识别能力。 据了解,光在大气的传播过程中会形成少量偏振光,且偏振光波的分布具有空间分布的稳定性,这些偏振光就像是画在天空中的地图。

复眼是昆虫的主要视觉器官,通常在昆虫的头部占有突出的位置。 在一些昆虫的复眼上,有一部分小眼专门负责探测偏振光。

这些小眼通常位于复眼靠近背部一侧的边缘区域,其颜色和形状与其他小眼有着明显差异,在这些小眼上还排列着两组或者三组垂直的微绒毛,正是这些微绒毛上的视色素颗粒帮助昆虫捕捉到了偏振光,进而帮助它们进行导航。

蝙蝠利用声波避障的能力广为人知,但很少有人知道,蝙蝠也是导航的高手。 来自希伯来大学和特拉维夫大学的科学家发现,蝙蝠在大尺度的地理位置上进行导航时,能够表现出非凡的空间记忆力,这种能力在一定程度上已经接近了人类。

研究人员通过长期的雷达追踪实验,发现蝙蝠可以在大脑中绘制一座城市的“认知地图”并以此导航。

在寻找食物时,它们很少随机乱转,而是直奔目标,并且还能够找出更便捷的路线来“抄近路”。 此外,科学家目前还发现了约50种动物(包括哺乳动物、鸟类、两栖动物、爬行动物、鱼类、昆虫)具备利用地球磁场为自己的活动进行导航的化学感知能力。

美国加州理工学院的学者沃克·迪贝尔曾发现,在虹鳟鱼的三叉神经处能够观察到磁刺激相关的神经电反应,并且虹鳟鱼的嗅上皮细胞可随着磁场的旋转而旋转。

由此,沃克·迪贝尔推断,该部位所分布的大量含铁细胞或许是与磁感应相关的神经元。 事实上,动物感知地磁场的方式复杂多样,比如来自瑞典隆德大学的科学家测试了斑胸草雀体内的蛋白质后发现,这种鸟类的眼睛里含有一种特殊的蛋白质,能够起到磁感受器的作用,让斑胸草雀能够“看到”地磁场。

不仅认路还会计算路程张志刚介绍:“生理结构的独特性,是动物具备卓越导航能力的基础条件。

更神奇的是,一些动物甚至掌握了特殊的路线计算方法。 ”据了解,蚂蚁的眼睛里也有对偏振光敏感的光感受器。 法国生物机器人专家斯特凡·维奥莱表示,在利用偏振光进行导航的过程中,蚂蚁首先会利用这些光线确定方向,然后计算出返回起点的最直接路径。 例如,蚂蚁向北移动一段距离,然后又向东移动两倍距离,如果它想回到起始位置,那么它就会向西南方向行进。 无论蚂蚁寻找觅食地的路径多么曲折,当它返回巢穴的时候,几乎都是沿直线返回。

昆虫可以通过估算自己走过路线的方向和距离,判断自己与起始位置的相对位移,这种方法叫做路径积累。 动物学家发现,蜜蜂不仅掌握了路径积累的方法,还能将路径信息准确地传达给同伴。 奥地利动物学家卡尔·冯·弗里士通过实验发现,当一只工蜂满载花蜜返回蜂箱时,它来回摇晃地舞蹈,如果花蜜的位置与蜂巢的距离在50米之内,那么工蜂就会跳圆舞,一旦花蜜位置距离蜂巢超过50米,它就会跳起一种“8”字舞,在跳到“8”字交界处时,它会以每秒13次的频率快速抖动身体,发出嗡嗡声,同时左右摆动,每摆动一次表示大约50米的距离。

而且,工蜂摇摆的方向还能表示花蜜的方位,摇摆的平均角度则表示采集地点与太阳位置的角度。 但有学者表示,这种路径积累方法只能估算相对于起始点的位移确定自身的位置,既然是估算,就会有误差。

多次的估算误差会累积,因此蚂蚁、蜜蜂等动物所掌握的路径计算方法只适用于短距离旅程,而不适用于长距离旅程。

动物导航也会看“路标”就像我们人类导航会看路标一样,自然界中,很多动物导航也需要借助一些参照物。 对于不同的动物而言,其选取的参照物各有不同,但相同的是动物所选取的参照物往往取决于其生活的环境,并且这些参照物的选取便于操作。

例如,刚孵化出来的小海龟需要立即游进大海来躲避天敌的侵害,它们能够以光线来辨别海面和海岸,只要海岸上没有灯光,光线明亮处一定是大海。 一旦进入海中,海龟又会切换到以海浪的方向为参照物,海浪扑来的方向才是大海深处。 鸟类是偏向以天体作为参照物的典型代表,这是因为鸟类的眼睛长在头部的两侧,这使它们能够同时看到头部两侧的区域,有利于实时观察太阳、月亮、星辰等天体的运动。 当太阳落山后,又一重要“路标”——北极星就会出现。 北极星在天空中提供了一个稳定的参考点,其他星座都会沿着这个参考点旋转。

夜间迁飞的鸟类并不见得能认出北极星,但它们能够知道星座旋转的中心是正北方,从而准确判断出飞行的方位。

北美洲常见的一种鸟类靛蓝彩鹀有着冬季向南方迁徙的习性,而且它们更喜欢在晚上飞行。 1967年冬天,美国密歇根洲的研究人员随机捕获了几只迁徙途中的靛蓝彩鹀,并把它们带到了一个天文馆里。 在天文馆中有模拟自然夜空的装置,当模拟的星座按照自然规律围绕北极星转动时,这些靛蓝彩鹀就会试图向南面跳跃。 当研究人员移除了北极星附近35度范围内的星座时,这些靛蓝彩鹀就突然失去了方向感。

对此,研究人员表示,单个星体对这些鸟类来说不重要,重要的是看到一定距离范围内的星座围绕北极星转动的过程,这能帮助它们在茫茫夜空中确定南北的方向。

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