人類最初的旅行和遠(yuǎn)航是靠太陽(yáng)和星星來(lái)辨認(rèn)方向的。太陽(yáng)和星星好比是地球的燈塔，人們靠著它，可以旅行和遠(yuǎn)航。后來(lái)，人類發(fā)明了指南計(jì)，這就為人類的旅行和遠(yuǎn)航指明了前進(jìn)的方向。那么動(dòng)物的遠(yuǎn)航靠什么呢？它們?cè)诼L(zhǎng)的遠(yuǎn)航中，憑借什么來(lái)辨別方向，認(rèn)識(shí)路線的？在它們身上是否有導(dǎo)航器？

動(dòng)物奇異的遠(yuǎn)航能力

世界上有許多種動(dòng)物有著奇異的遠(yuǎn)航能力。例如綠海龜，每年6月中旬便成群結(jié)隊(duì)地從南美洲的巴西沿海出發(fā)，歷時(shí)2個(gè)多月，行程2000多千米，到達(dá)大西洋上一個(gè)全長(zhǎng)僅有9千米的阿森松島。在那里完成它們生兒育女的神圣使命后，又下海返回它們?cè)瓉?lái)的老家——巴西沿海。2個(gè)月后，小龜紛紛破殼而出，像它們的先輩一樣，爭(zhēng)先恐后地爬向大海，游回它們父母的棲息之地巴西沿海。

這種奇異的遠(yuǎn)航本領(lǐng)，鳥(niǎo)類也不遜色。短尾海雞每年遷徙飛行，兩次越過(guò)赤道。它們每年4月從大洋洲的產(chǎn)卵孵育地，經(jīng)印尼、菲律賓、臺(tái)灣、日本、阿留申群島和美洲西海岸，繞太平洋一圈，9月份又飛回原產(chǎn)卵孵育地。紅顏蜂鳥(niǎo)每年從美國(guó)北部或加拿大南部起飛，橫跨墨西哥灣，行程800多千米，然后飛回原地。身長(zhǎng)僅4厘米的名叫北極燕鷗的海鳥(niǎo)，它的遠(yuǎn)航能力更令人矚目。它們每年筑巢產(chǎn)卵育雛在新英格蘭，到8月份便攜兒帶女飛往南方，12月份到達(dá)南極洲，到第2年春季，又北遷，每年遷飛約35000千米。

昆蟲遠(yuǎn)飛的能力也不可小視，昆蟲雖小而瘦弱，但它們能遷飛很遠(yuǎn)的距離。如生活在北美東部的一種褐色大蝴蝶，每到冬季它們就遷飛到墨西哥中部山區(qū)，在那溫暖潮濕的森林里過(guò)冬，行程達(dá)3900千米。

最令人感興趑的是與人類有密切關(guān)系的家養(yǎng)動(dòng)物，也有遠(yuǎn)途外出而不迷失方向的能力。如貓是很喜歡同主人生活在一起的，但它更留戀自己的故居，當(dāng)主人把它們帶到數(shù)百千米以外的地方，它們?nèi)钥梢蚤L(zhǎng)途跋涉獨(dú)自返回故居。

動(dòng)物導(dǎo)航的奧秘

動(dòng)物在漫長(zhǎng)的遠(yuǎn)航之中能找到它們的歸途，說(shuō)明在動(dòng)物體內(nèi)有一個(gè)復(fù)雜的導(dǎo)航系統(tǒng)。這個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)是什么呢？科學(xué)家用蜜蜂和信鴿做了實(shí)驗(yàn)，證明這個(gè)導(dǎo)航系統(tǒng)有3套：第一套是以太陽(yáng)為主的羅盤系統(tǒng)，第二套是由太陽(yáng)散射到空中的紫外偏振光系統(tǒng)，第三套是動(dòng)物體內(nèi)的磁性導(dǎo)航系統(tǒng)。

諾貝爾獎(jiǎng)金獲得者、奧地利生物學(xué)家弗里希，曾在20世紀(jì)40年代用一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)出了蜜蜂的基本導(dǎo)航能力。他首先證明了蜜蜂通常是利用太陽(yáng)作為羅盤進(jìn)行導(dǎo)航的，指出蜜蜂通過(guò)“舞蹈”告訴其他采集蜂如何到達(dá)它所發(fā)現(xiàn)的花源地，就是以太陽(yáng)作為參考點(diǎn)的。例如，要是太陽(yáng)位于蜂箱入口的前方，而采集蜂所發(fā)現(xiàn)的花源地在蜂箱左側(cè)40。，那么返回蜂箱的采集蜂就在垂直的巢框上朝左側(cè)40°方向“跳舞”。類似的實(shí)驗(yàn)也顯示了太陽(yáng)對(duì)蜜蜂導(dǎo)航的重要性。例如，將水平蜂箱中舞蹈蜂所見(jiàn)到的太陽(yáng)實(shí)際位置用鏡子顛倒過(guò)來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)舞蹈蜂也將舞蹈方向倒過(guò)來(lái)；可是若將蜂箱完全遮蓋起來(lái)，則舞蹈方向就亂了套。由此可見(jiàn)，蜜蜂是利用太陽(yáng)來(lái)導(dǎo)航的。

信鴿的實(shí)驗(yàn)則進(jìn)一步證明了動(dòng)物的遠(yuǎn)航是以太陽(yáng)羅盤進(jìn)行導(dǎo)航的?？茖W(xué)家曾做過(guò)這樣的實(shí)驗(yàn)，他們將一群鴿子關(guān)在離家以西160千米的一間屋里，在中午打開(kāi)電燈來(lái)模擬黎明，過(guò)了幾分鐘后把鴿子放出來(lái)，鴿子以為是黎明，太陽(yáng)在東方，但此時(shí)太陽(yáng)卻正好在南方，鴿子看到太陽(yáng)后，就自動(dòng)根據(jù)太陽(yáng)來(lái)導(dǎo)航，飛向南方，它們以為這就是向東方朝家飛。

弗里希的同事、德國(guó)動(dòng)物學(xué)家馬丁和林道爾發(fā)現(xiàn)，蜜蜂不僅在有太陽(yáng)的時(shí)候能順利導(dǎo)航，就是在沒(méi)有陽(yáng)光的陰天，它們也絕不會(huì)轉(zhuǎn)向，照樣能準(zhǔn)確無(wú)誤地返回自己的家園。這又是什么原因呢？弗里希的進(jìn)一步研究終于揭開(kāi)了蜜蜂在陰天不靠太陽(yáng)導(dǎo)航的秘密。他讓水平地舞蹈著的蜂通過(guò)各色濾光鏡看到一小塊天空，但不讓它看到太陽(yáng)。這時(shí)，大部分光色對(duì)舞蹈蜂無(wú)妨礙作用，可是當(dāng)濾掉紫外光后，舞蹈蜂就轉(zhuǎn)了向。然后，弗里希把紫外光之外的所有光濾掉，并使紫外光偏振，這樣紫外光就產(chǎn)生了特定方向的波，這時(shí)蜜蜂又開(kāi)始方向無(wú)誤地舞蹈起來(lái)。當(dāng)弗里希轉(zhuǎn)動(dòng)一下偏振器，舞蹈蜂也隨之改變了舞蹈的方向。這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了蜜蜂是能夠利用偏振光根據(jù)太陽(yáng)的方向?qū)Ш降?。這就是動(dòng)物的第二套導(dǎo)航系統(tǒng)，是動(dòng)物在陰天沒(méi)有太陽(yáng)情況下的一套備用系統(tǒng)。

▲信　鴿

除了太陽(yáng)和紫外偏振光系統(tǒng)外，生物學(xué)家還測(cè)出了蜜蜂對(duì)磁場(chǎng)很敏感，首先發(fā)現(xiàn)蜜蜂與磁場(chǎng)有關(guān)系的是德國(guó)動(dòng)物學(xué)家林道爾和馬丁，他們發(fā)現(xiàn)所有采集蜂發(fā)出的太陽(yáng)與食物源之間角度信號(hào)很少與實(shí)際角度相吻合。例如，采集蜂中午也許在正確方向偏右5°，而在下午3點(diǎn)鐘卻是偏左10°。這是為什么？他們用一套亥母霍茲消磁線圈，把蜂箱四周圍住，蜂箱中的磁場(chǎng)即可消除，然后又在玻璃壁上放置一個(gè)格柵，并從格柵中測(cè)量舞蹈蜂舞蹈的角度，實(shí)驗(yàn)結(jié)果使他們大吃一驚，通常的舞蹈偏差消失了。這就證明蜜蜂對(duì)磁場(chǎng)是有反應(yīng)的。

鴿子同蜜蜂一樣，在晴天靠太陽(yáng)導(dǎo)航，但在陰天沒(méi)有太陽(yáng)時(shí)也能順利回家。因此，推測(cè)鴿子也可能有另外一套導(dǎo)航系統(tǒng)。美國(guó)生物學(xué)家沃爾科特在70年代做過(guò)這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他把鴿子帶上一個(gè)亥母霍茲線圈的頭盔，利用這種頭盔，他可以精確地控制每只鴿子飛行時(shí)的磁場(chǎng)。他報(bào)道說(shuō)，晴天時(shí)每只鴿子均能返回，而在陰天時(shí)，當(dāng)頭部線圈按預(yù)定步驟產(chǎn)生一個(gè)北極朝上的磁場(chǎng)時(shí)，鴿子就飛不回來(lái)；可是當(dāng)產(chǎn)生南極朝上的磁場(chǎng)時(shí)，鴿子就能直接飛回，這就證明陰天鴿子是利用磁北極導(dǎo)航的。

動(dòng)物利用磁場(chǎng)可以導(dǎo)航，則動(dòng)物體內(nèi)必然有磁性物質(zhì)，于是一場(chǎng)在動(dòng)物體內(nèi)尋找磁性物質(zhì)的研究開(kāi)始了。1918年，科學(xué)家終于解開(kāi)了動(dòng)物磁體之謎。美國(guó)普林斯頓大學(xué)生物學(xué)家古爾德及其同事，在用蜜蜂做尋找磁性物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了蜜蜂的腹部有磁性物質(zhì)，并用磁強(qiáng)計(jì)測(cè)出了每只蜜蜂總共含有大約1億個(gè)磁疇（1個(gè)磁疇就是1組最小的可起磁鐵作用的原子），接著，他們又用地質(zhì)勘探局的磁強(qiáng)計(jì)測(cè)出了鴿子頭部的腦與顱骨之間含有磁性物質(zhì)。為了證實(shí)他們的發(fā)現(xiàn)，他們與生物學(xué)家沃爾科特和柯希文克合作，用馬薩諸州的伍茲霍爾海洋所的一臺(tái)高靈敏度的磁強(qiáng)計(jì)，在大約20多只的鴿子身上找到并分離出含有磁體的組織。并測(cè)出鴿子體內(nèi)同蜜蜂一樣含有磁疇，其數(shù)目大約比一個(gè)“磁羅盤”實(shí)際所需要的還多1億個(gè)。

動(dòng)物導(dǎo)航的未解之謎

科學(xué)家用蜜蜂和鴿子所做的動(dòng)物導(dǎo)航實(shí)驗(yàn)，雖然已初步揭示出這兩種動(dòng)物導(dǎo)航的秘密，但是太陽(yáng)、星星的位置是隨時(shí)間而變化的，即使是地磁場(chǎng)強(qiáng)度的大小，也會(huì)因時(shí)、因地而有微弱變化。那么蜜蜂和鴿子是怎樣識(shí)別這種變化并進(jìn)行處理的，從而不斷調(diào)整自己的導(dǎo)航行為呢？至今尚無(wú)人知曉。

動(dòng)物的種類是繁多的，它們的遠(yuǎn)航本領(lǐng)也是各異的。是否所有動(dòng)物的導(dǎo)航都與蜜蜂和鴿子一樣呢？有沒(méi)有其他的導(dǎo)航系統(tǒng)呢？鳥(niǎo)類特別是候鳥(niǎo)，它們因季節(jié)的不同而作長(zhǎng)距離的遷飛，變更其棲息的地區(qū)。它們飛過(guò)高山，越過(guò)重洋，飛回自己曾經(jīng)住過(guò)的地方，而從不迷失方向。有些候鳥(niǎo)在出生后當(dāng)年就遷飛越冬地，并先于它們的父母而出發(fā)，飛經(jīng)的是從未走過(guò)的路線，它們是靠什么來(lái)定向識(shí)途的？

家養(yǎng)動(dòng)物貓的遠(yuǎn)途旅行，也是令人很感興趣的。據(jù)有關(guān)報(bào)道，有一只叫貝拉的貓，在西伯利亞的契爾諾哥爾斯克市住了6年。有一次，貓的主人到克拉斯諾雅爾斯克去，也把他心愛(ài)的貓帶到那里，但這只貓不喜歡這個(gè)新地方，于是它便獨(dú)自出走，幾個(gè)月之后，這只貓又回到契爾諾哥爾斯克自己的老家里。這樣，它走了600多千米，經(jīng)歷了一段它完全不熟悉的道路，遇到了許多河流和障礙，通過(guò)大片的森林地帶。誰(shuí)也無(wú)法解釋貝拉是怎樣找到自己回家的道路的。

昆蟲、大蝴蝶、鮭魚和海龜一類的動(dòng)物，憑借什么，是怎樣飛行、洄游或爬回自己的老家，這都是尚未揭開(kāi)的謎。

地球磁場(chǎng)

由于地核的體積極大，溫度和壓力又相對(duì)較高，使地層的導(dǎo)電率極高，使得電流就如同存在于沒(méi)有電阻的線圈中，可以永不消失地在其中流動(dòng)，這使地球形成了一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度較穩(wěn)定的南北磁極。歷史上，第一個(gè)提出地磁場(chǎng)理論概念的是英國(guó)人吉爾伯特。他在1600年提出一種論點(diǎn)，認(rèn)為地球自身就是一個(gè)巨大的磁體，它的兩極和地理兩極相重合。這一理論確立了地磁場(chǎng)與地球的關(guān)系，指出地磁場(chǎng)的起因不應(yīng)該在地球之外，而應(yīng)在地球內(nèi)部。

總之，有關(guān)動(dòng)物導(dǎo)航之謎，科學(xué)家已做了一些工作，揭示了一些動(dòng)物導(dǎo)航之謎，還有許多動(dòng)物導(dǎo)航之謎沒(méi)有被揭開(kāi)，或還知之甚少。如在動(dòng)物導(dǎo)航的幾種理論中，哪一種是主要的，普遍存在的，起決定性作用的？是否還有新的未被發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物導(dǎo)航系統(tǒng)等。又如，動(dòng)物體內(nèi)可能有一些微小的磁體，那么它們又是怎樣準(zhǔn)確無(wú)誤地定向和導(dǎo)航的？這種磁體又是怎樣與神經(jīng)系統(tǒng)相聯(lián)系而產(chǎn)生導(dǎo)航指令的，這些都是需要今后進(jìn)一步探索的問(wèn)題。