动物寻“根”记——动物回归的神奇本能

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  在刚刚过去的春节,你有没有走亲访友或者出门旅游?在去了比较远的地方之后,如果是你一个人,能记得回家的路吗?
  虽然人类现在有了导航仪等先进设备,但在单纯的记路方面,人类可比动物差多了。比如上期介绍的燕子,在经过一个冬天之后,仍能准确找到去年使用的巢穴,信天翁即使从相隔几百千米的地方飞回也不会迷路,蟾蜍、鲑鱼等长大后能找寻到自已的出生地……想知道动物为什么会拥有这些惊人的能力吗?就听听动物自己怎么说吧!
  
  我们动物的行为大致可分为两种:一种是为了繁衍后代,另一种是为了自己的生存。燕子从南方飞回筑巢的迁徙,海龟和大马哈鱼从大海回到出生地产卵的洄游,都是为了繁衍子孙的行为,统称为“回归”。
  另外,信鸽从远方回到自己巢穴的这种行为,是为了能安心进食,或是回到不会被天敌袭击的栖息地,这种行为称为“归巢”。归巢是为了自身生存的活动。像蜜蜂、蚂蚁这类为同伴带回食物的社会性行为也叫作归巢。
  回归也好,归巢也好,我们动物是如何回到固定场所?我们为什么会归来?人们对此一直很不解。随着人造卫星等现代科技手段的使用,此方面的研究进一步深入,许多谜底也逐渐浮出水面。
  
  动物神奇本能①
  
  我是一只蟾蜍,在寒冷的冬天里,我一直在冬眠。随着天气渐渐变暖,我也苏醒过来了。我的心底有个声音一直对我说:行动吧,回到你出生的池塘去产卵吧!
  于是,在一个温暖潮湿的夜晚,我探出脑袋,感觉一下温度,嗯,地面的温度已经超过6℃,并不是很冷。我从洞穴中慢慢爬出,一点一点地向池塘的方向爬去。深夜,气温降低了,我就再挖洞潜入地下。如此反反复复,几周之后,我终于到了自己出生的池塘了。
  我是一只雄蟾蜍,在我到达池塘时,发现已经有很多雄性同类到了,大家都在等着雌蟾蜍的到来。我为了比其他对手早一步找到雌蟾蜍,早早地就等在了池塘边上。
  我们蟾蜍冬眠的栖息地和产卵池之间有时要相隔2千米,途中我们甚至会遇到好几个池塘,但我们的目标很明确——直奔自己的出生地,不会在其他池塘停留。听说在英国,曾经由于修路,阻断了蟾蜍从栖息地到产卵池的通道,造成很多蟾蜍被汽车碾死。为此,人们在道路下面还专门为蟾蜍建造了蛙行通道。
  随着城市化建设,城市近郊的一些池塘被填埋,我的一些兄弟姐妹们找不到出生的产卵池,会徘徊在原池塘周围。唉!想想真可怜啊!
  是什么力量让我们一定要回到产卵池呢?我自己也说不清。科学家的解释是这样的:蝌蚪在变态长成小蟾蜍爬出池塘的时候,以某样东西作为记号,记住了池塘的位置,而且,还记住了从池塘到栖息地这一路上的“气味”。据说,我们也正是根据这个记忆的“反推”,从而从栖息地回到了出生的池塘。在产卵期,我们蟾蜍的嗅觉确实会变得异常灵敏,如果鼻子不行的话就无法回到池塘里了。这真要庆幸一下,我们蟾蜍从不感冒啊!
  
  动物神奇本能②
  
  比起蟾蜍2千米左右的回归路线来说,我们鲑鱼的旅途要远得多。
  我的妈妈在江河上游的溪河中产卵,然后她就回到了海洋中。而我的幼年,就是在那片淡水中生活,这样平淡的日子持续了两三年。两三年后,少年冲动的我,开始顺着江河游进了大海。在广阔的大海中,我又生活了一年多,到了性成熟的时候,我也要考虑我的下一代了。可是,我不能把我的后代产在大海中,我要回到我出生的江河里,一定要回到那个地方!
  可是,大海实在太大了,我们怎么才能回到当年出生的那条河流呢?水无绝鱼之路,我们的祖先就为我们留下了几个法宝。
  法宝一,我们鲑鱼能感应到地球的磁场。地球是一块巨大的磁铁,不同场所,磁力线的方向和强弱也不一样。我们正是利用了这点,能正确地感知磁力线,来寻找要去的地方。即使摘除了我们脑中的磁场感应器官,我们也能朝着母亲河(出生时的江河)继续前进。这是因为我们除了能感应地球磁场外,还有其他法宝。
  法宝二,儿时对大海的记忆。比如洋流的方向、周围的岛屿等。
  除此之外,从沿海岸要正确地找到母亲河,嗅觉也至关重要。因为从母亲河到大海各水域,水中氨基酸含量不同,味道也不一样。有研究表明,我们不仅能记住这些味道,还能用嗅觉区分这些味道,从而找到母亲河。
  总之,我们就是综合利用了地球磁场、气味、洋流,才能从遥远的大海回到出生时的母亲河。
  
  动物神奇本能③
  
  听说《小诺贝尔》要介绍动物的神奇回归能力,我海龟也来凑个热闹。我们海龟平时喜欢在大海中懒洋洋地漫步,可一到产卵季节,我们就会回到自己出生的沙滩上。比如生活在大西洋的丽龟,到了夏季,就会全体返回到遥远的墨西哥湾的沙滩上,并在那里产卵。
  产卵后大概2个多月,孵化出的小海龟从沙滩中爬出,往大海方向移动。到了海岸线,为了不被鸟类吃掉,小海龟们会迎着海浪拼命朝大海游去。它们可不会往大海相反的方向爬,因为这是本能。科学家说,小海龟们是根据海浪的波动和地球磁场的特点来判断洋面的方向,而且小海龟会牢牢记住出生地海岸磁场的特征,以便到它们长大后好再回来产卵。进入大海后,小海龟们会随着海面上流动的大潮,一边洄游一边长大。
  至于我小时候的情景,我也记不太清了。“磁力线”这个名词对我来说也比较深奥,我只知道,跟着感觉走,总不会错的!
  海龟是海洋龟类的总称。生活在我国海洋中的海生龟类有5种(全世界也只有7种),分别是棱皮龟、海龟、蠵龟、玳瑁和丽龟等5种,都是国家级保护动物。
  海龟是现今海洋世界中躯体最大的爬行动物。其中个体最大的要算是棱皮龟了。它最大体长可达2.5米,体重约1000千克,堪称海龟之王。
  海龟的祖先远在2亿多年以前就出现在地球上,古老的海龟和不可一世的恐龙一同经历了一个繁荣昌盛的时期。后来地球几经沧桑巨变,恐龙相继灭绝,海龟也开始衰落。但是,海龟凭借龟壳的保护战胜了大自然给它们带来的无数次厄运,顽强地生存了下来。
  
  动物神奇本能④
  
  水中动物的回归叫作“洄游”,在天空中飞翔的鸟类的回归叫作“迁徙”。大家好,我是大雁,我来介绍一下如我之类的候鸟是如何迁徙的。
  到了春天,大雁、野鸭、斑鸫等冬鸟飞回北方,燕子、大杜鹃、灰面鹫等夏鸟从南方飞回。无论什么鸟,春天的迁徙都是为了繁衍后代,秋天的迁徙则是为了过冬。秋天的迁徙,对于这一年出生的幼鸟来说,是它们最初的长途旅行。
  大多数候鸟是成群结队地迁徙。幼鸟们在与经验丰富的大鸟一起行动的初次飞行中,会把迁徙的路线作为地图记住。有人曾做过这样的试验:在荷兰捕捉到从波罗地海沿岸繁殖地飞往英国过冬的白头翁,然后在瑞士将它们放生。其中有迁徙经验的鸟儿,飞往原来的越冬地英国:没有经验的鸟儿,则无法修正航线,飞往了西班牙。这表明了记忆很重要。
  候鸟把地形、地面上传来的声音,还有太阳、星星、地球磁场等作为记号绘制出“地图”。如果把即将要迁徙的小鸟放入暗室,它会飞向正确的方向。但如果再用磁场干扰暗 室的话,它们的飞行方向就会发生错乱。这个研究表明了候鸟的确利用了地球磁场,但利用太阳和星星的定位要优先于地磁场。
  可能有些同学会怀疑,随着时间的不同,人们看到的太阳和星星的位置也不一样啊?原来,经过长期的演化,我们候鸟可以利用体内的生物钟,修正随时间周期移动的太阳和星星的位置,从而辨别出正确的方位。
  此外,海鸥和信天翁等鸟类,长期在广阔的海上飞行,据说它们还可根据海域的气味来绘制出自己的“地图”呢。
  
  动物神奇本能⑤
  
  同学们好,我是信鸽。我们的祖先是生活在非洲到欧洲区域内的野鸽。经过人类饲养驯化后,我们拥有了卓越的飞行能力和归巢能力。
  5000年前,埃及人就开始利用我们来传递信息。在通信手段发达的现在,几乎没人再用信鸽来通信了,而赛鸽比赛却盛行起来。我们中的优秀成员,能以每分钟1千米以上的速度,飞越1000千米的距离回到鸽巢。
  综合来看,与鲑鱼和海龟一样,我们也是利用了适当的方法,才能回到鸽巢。
  有人曾经把GPS(一种定位的装置)装在我的同伴身上,用来调查信鸽如何从数十千米以外的地方飞回。在英国和意大利分别进行同样的实验,这些实验都显示出,我们是沿着通往鸽巢的醒目的大道和路线飞行,回到鸽巢的。经过反复练习,我们会沿着更正确的道路飞行。可以说,地形的记忆对于我们的定位很重要。
  经过训练,我们能记住鸽巢附近的地形和气味。这使我们回巢更加准确。但随着手机的普及,我们的归巢率在逐渐降低。这表明我们也用地磁场导航,因为手机的电波扰乱了我们的磁场感应,使我们回不了家!
  
  动物神奇本能⑥
  
  《小诺贝尔》的读者们,你们好。我是一只小蜜蜂。具体来说,我是一只工蜂。我们蜜蜂是一种社会性昆虫,为了维持整个家族,和我一样的工蜂姐妹们担负着筑巢、采食、养育幼蜂的任务。为了采集花蜜和花粉,有时我要飞到离蜂巢几千米,甚至十几千米远的地方,然后再回到蜂巢。
  在开始采集花蜜花粉的工作之前,我要进行一种叫作“定位飞行”的培训。通过这个学习,我记住了蜂巢周围的情况。
  开始学习的时候,由于没有采食经验,我们不会飞离蜂巢太远,一般飞出10-300米之后,就会掉头回到蜂巢。这样反复多次。渐渐地,随着经验的积累和飞行速度的加快,我们能飞到更远的地方并飞回来。在这个“定位飞行”的学习中,我们还要从多个方向观察蜂箱和周边情况,从而牢牢记住回家的路。经过一段时间的学习,我就可以正式“上岗”去采集花粉、花蜜啦!
  找到食物后,我们将飞回蜂巢,并以舞蹈的方式把采食地的方位和距离告诉同伴。这种舞蹈,是一边振动着尾部,一边像写“8”字一样移动。同伴们可以通过我们的舞蹈,得知蜜源的方位和距离。
  科学家利用雷达研究了我们的跳舞行为,结果显示,“8”字舞的确告诉了同伴正确的方向,但所传达的距离信息就不那么准确了。嘿嘿,看来要想找到蜜源,还需要同伴们把嗅觉和视觉一起动用起来呢!
  1.每天早晨,蜜蜂家族会派出一些小蜜蜂到外面寻找花蜜,找到花蜜的小蜜蜂马上飞回蜂巢,用跳舞的方式告诉同伴花蜜在什么地方。
  2.蜜蜂判断方向以太阳为参考,即“8”字舞的中间位置。如果小蜜蜂的头部向上,则表示蜜源在正对太阳的位置;头部向下,则表示蜜源在太阳的反向位置;如果头部偏向左侧或右侧,则表示蜜源偏离太阳方向一定的角度。
  3.蜜蜂跳“8”字舞时,尾部会不断摆动,摆动的快慢,则表示蜜源距离的远近。
  
  神奇本能的秘密在这里——动物们的脑部比较
  
  鲑鱼和海龟的回归,蟾蜍向产卵池的移动,鸟类的迁徙等,都是在特定季节进行的回归行为。在这些行为中,大脑起到了什么作用呢?
  脑部的感觉系统接收到视觉、听觉、嗅觉等感觉情报,将这些信号传递给运动系统。此外,除了感觉系统和运动系统以外,动物回归还必须有个“产生动机”的神经回路。
  比方说,到了春天,白天开始变长,动机形成系统开始工作,感觉系统传达给运动系统的信息流增加,回归行动就开始实施了。
  那么,感觉系统、运动系统和动机形成系统受大脑的哪些部位控制呢?
  脊椎动物的脑内,位于中脑背部的视叶(哺乳类为上丘,参见下页)制约着往特定方向移动的定位行为。视叶的发达被认为与本能性的回归行为有关。用眼睛看到的视觉情报,通过视神经进入脑部后,抵达视叶。从耳部听来的听觉情报也抵达视叶。视叶的神经元对这些情报进行判断,决定移动的方向后,就向位于中脑腹部的游泳中枢和步行中枢发出命令。另外,哺乳类视叶的大部分功能,随着脑部进化都由大脑负责了,而大多数的脊椎动物由视丘下部进行动机形成。
  
  从背部看到的脊椎动物的脑
  
  最低等的圆口纲类动物的视叶,要比大脑大许多。随着鱼类、两栖类、爬行类的进化,大脑逐渐变大,进化到了鸟类,视叶就隐藏在大脑里了。另外,圆口纲类也有回归行为,因此我们了解到视叶对于本能性回归极为重要。
  
  鸟类的基本神经回路
  
  光线等刺激通过感觉系统,传递给拥有计算季节和时间机能的内分泌系统,将迁徙等行动命令发给运动系统。
  
  人类也有归巢本能?
  
  人类身体的特征是“直立行走”,直立使得又大又重的人脑得以支撑,但脑部的基本构造并没有变化。图1是脊椎动物脑部的基本构造图,其中的大脑进化到人脑时就变得非常大,覆盖了整个脑部。(图2)虽然随着进化发生了变化,但视丘下部和视叶的关系并没有改变。人脑中仍完全保留着本能行为的神经回路。
  
  人类也有的本能行为
  
  与大多数动物一样,人类肚子饿了也会寻找食物,渴了也会喝水。这样的行为,换而言之,就是觅食行为、饮水行为等,只不过我们平时都没想过这些行为也是动物性的。
  人类也好,其他脊椎动物也好,制约这些行为的神经回路的重要部分都是位于视丘下部的同一位置。因此,我们很难认为人脑中有关回归和归巢的神经回路已经没有了。
  
  到了傍晚就想回家,这点真不可思议
  
  
  人脑中也保存着回归和归巢的神经回路,那么它们是以怎样的形式体现在行动上的呢?到了傍晚,无论如何都想要回家,这也许就是归巢本能的体现。另外,为了求学、工作、结婚等原因到了远处,经常会怀念故乡,想要回到故乡,这也是回归本能吧!
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