没导航、无路标 千里之遥候鸟靠什么定向识途

2018-03-04 11:58  来源:科技日报

  春节过后,中国人完成了史上规模最大的人类“迁徙”,返回了工作岗位。候鸟此时也正忙着飞到繁殖地繁衍后代。然而与人类返乡不同,候鸟迁徙路途艰险,甚至可能有性命之虞,为何它们还要固执的冒死往返?又为何它们在迁徙途中能精准地找到所要飞往地区的方位和路线呢?这可能是近几十年困扰鸟类科学家最大的难题。

  鸟类迁徙竟然是因为饿?

  为了解释鸟类迁徙的原因,科学家们提出过不少假说,比如“南方起源”假说认为,鸟类起源于南方,然后被分裂的大陆带去了北方所以要飞回来;还有人提出,鸟类原本起源于高纬度地区,然后被冰川逼到了南方,冰川退去后为了重返北方才养成了迁徙的习性,即“北方起源”假说。这些假说虽然很有“游子还乡”的画面感,但都有各自的理论漏洞。

  有的人从地球历史来考虑鸟类迁徙的起源问题,认为鸟类的迁徙习性起源于冰川时期。而冰川周期性的侵蚀和退却,使鸟类极易形成与之相适应的定期性往返的迁徙生物遗传本能,于是便世代相传形成习性。但此学说存在着一定的缺陷,它并不能解释为什么有的鸟类不迁徙,并且冰川期仅占鸟类生存历史的1%,如此短暂的时间,对鸟类遗传性的影响恐怕有限。

  直到前几年,美国亚利桑那大学的两位科学家提出了一个非常简单的解释,为研究鸟类迁徙提供了新的思路。他们认为,鸟类迁徙的原因很简单,就是因为饿,说的专业点叫“季节性的食物缺乏”。

  业内有名的鸟类观测学者、中国野生动物保护协会科考委员会副主任委员、沈阳理工大学环境学院生态研究室主任周海翔也认为,从现实来说,鸟类的迁徙动力最明显的就是食物诱惑。以北半球为例,他说,夏季北方适合鸟类的繁殖,而此时南方温度太高、人为活动影响也大,不适合大多数鸟类孵化幼鸟,而北方地广人稀,对鸟类来说安全性更好。但是到了冬季,鸟类面临着北方冰雪覆盖而找不到食物的生存难题,因此它们会选择南迁。

  那么一些不迁徙的鸟如麻雀、乌鸦等就不存在食物短缺的问题吗?周海翔推测,这应该与不同鸟类需要的越冬和繁殖环境不同有关,特别是一些小型林鸟不迁徙的比较多,冬天它们可以靠寻找冰雪之上的草籽、浆果等充饥。

  迁徙距离从不远万里到一个山头?

  同样是鸟类的迁徙活动,但迁徙的距离却长短不一。

  往返于南北极之间的北极燕鸥迁徙距离长达1.8万公里,而克氏星鸦的迁徙仅仅发生在一个山头上,从高海拔到山谷只有区区几千米直线距离。这又是为什么呢?

  周海翔认为,迁徙距离和物种关系较大。生活在内陆地区的鸟一般迁徙距离不会太远,但是在海岸线生活的鸟类迁徙路线最长可能跨越大洲,而生活在高海拔山区的鸟类,有些则是沿着雪线垂直迁徙,夏季往高海拔地区走,冬季往低海拔移动。

  他进一步解释说,内陆繁殖的鸟儿在迁徙途中找到相适应的生存环境相对容易,而且在内陆地区,由于伴生现象的存在,人类投食、农耕后田地里残剩的颗粒、城市或乡镇的垃圾场、北方水电设施致使本该封冻的河流有了不冻的水域等因素都会导致一些鸟类不再迁徙。沿海岸线生存的鸟种以浅水中的生物为食,冬季北半球整个海岸线冻结,这些鸟类就会往南寻找不冻的海岸线越冬,要找到相适宜的海岸线,往往需要飞到大陆或海洋的另一端。而生活在高海拔山区的鸟类,由于它们生存需要的食物冬天可能被积雪覆盖了,只要到了低海拔区就能找到食物,因此也就没必要向更远的地方迁徙了。

  迁徙途中鸟类如何做到不迷路?

  鸟类在迁徙过程中的定向导航机制被认为是整个鸟类学中最复杂的一个问题。

  据周海翔的长期观测,虽然迁徙中确实有迷失方向的鸟儿,但大多数鸟儿无论怎么飞,总的大方向都不会错。那么鸟类飞在空中是如何定位导航的呢?

  对于鸟类导航定向机制的研究,直到20世纪50年代才开始。目前,学界已有的定向假说主要包括两大类,一类是以陆地标志说和天体导航说为主的视觉定向假说,另一类是包括地磁定向说在内的非视觉定向假说。

  陆地标志说认为,鸟类依靠迁徙途经的地形和景观如山脉、海岸、河流、森林和荒漠等为标记,以其特别发达的“视觉分析器”,视地形的凹凸特征来选择飞行方向,完成定向迁徙。但周海翔认为,陆地标志说并不能完全解释鸟类迁徙定位问题。“我们近几年跟踪的很多个体,都是直接跨海飞行走直线的,并不沿着海岸线飞,而在海上它们很难找到标志物。”此外,如果它们以陆地景观为标记,那么候鸟必须每次迁徙都走同一路线,但事实上它们每次迁徙虽然起点和终点相同,但走的路线都相差很远。而且它们在迁徙时是边飞边觅食,走走停停,一般情况与地面的相对高度也就一百米左右,以这样的高度要辨识几百公里外的目标,可能性应该不大。

  天体导航说是由科学家在圆形笼内对欧洲苇莺进行实验得出的。科学家发现,欧洲苇莺、白喉雀等鸟类能根据夜空中星宿的位置定向。还有些候鸟则是白天以太阳、夜晚以星宿位置来导航的。

  对此,周海翔认为,如果鸟类是在某个固定的时间迁徙,或许就能够依据太阳和星宿导航。然而,鸟类迁徙看起来好像是说走就走,主要是看气候条件,启程日期不固定、时间都没准儿,所以鸟类迁徙定位仅靠观天象并不准确。

  既然鸟类靠视觉定位站不住脚,那会不会是靠其他来定位的呢?于是地磁定向说应运而生。

  该理论认为,鸟类通过感知地理北极与磁北极偏角来确定经度,也就是说,在南来北往飞越数千公里的迁徙过程中,候鸟依靠地球的磁场来定位。信鸽就存在地磁场定向机制,它们即使在看不到星象的阴天也能正常返巢,但当给信鸽的头上加上一块具有特定极性的人工磁铁后,它就不能按照正确的方向飞行了。然而,有些鸟种是东西向迁徙的,例如遗鸥主要越冬地在天津以东的海岸线,但是它们的繁殖地是在西面的陕西榆林及内蒙古的鄂尔多斯。显然它们无法靠地球磁场定位。

  周海翔说,目前对于鸟类迁徙有环志观察法,现在还能利用跟踪器进行卫星跟踪,可以知道更多鸟类迁徙途中的信息,但鸟类到底靠什么定位仍然没有科学的解释。

作者: 编辑:郭瑾