鸟飞行，特别是长途飞行靠什么辨别方向，始终是人们百思求解之谜。人们研究得最多的是信鸽，其次是大雁、北极燕鸥等。
　　信鸽，远在千里之外的陌生地点被释放飞行后（图1），不到一两天就可返回家。大雁（鸿雁），每到秋冬季节，就从它们的老家西北利亚一带成群结队、浩浩荡荡地飞行（图2）数千里到我国南方过冬；到了春天同样飞行数千里，返回原地生活。北极燕鸥，它们夏季出生在北极圈10°以内的地方，出生后6个星期就离家南飞，一直飞到远在1.8万公里外的南极浮冰区过冬。过冬之后又飞回北方原来的出生地点去度夏。由于迂回弯曲，一来一去，北极燕鸥的实际飞行竞达4万公里之遥（图3）。
　　


　　经过长期的探索研究，有的科学家认为信鸽由于两眼之间的突起处，能在长途飞行中测量地球磁场的变化。他们把受过训练的20只鸽子，其中10只的翅膀上装上小磁铁，另外10只装上铜片，放飞的结果是：装铜片的鸽子在2天内有8只回家，可是带磁铁的鸽子4天后，只有1只回家，并且显得筋疲力竭。这说明装在鸽子翅膀的磁铁产生了磁场，与地球原有的磁场混淆起来，这样，鸽子便不能辨认方向，飞回自己的家了。上世纪70年代，美国生物物理学家查尔斯·沃尔科特，首先测量了鸽子各块组织的磁性，最后确证了鸽子体内位于眼窝后部靠近外侧的脑组织部位，有不到1毫米大的磁性体。正是这一磁性体能感知地球磁场的变化。
　　鸟飞行是否只凭地球磁场变化辨认方向呢？上世纪90年代科学家研究表明，光线可能是飞鸟感知磁场的重要因素。他们发现麻雀是利用极光校定其“磁场指南针”来确定方向的。后来又有人发现银雀等一些鸟类是利用太阳光线来感知磁场的。本世纪初，有人提出了一个假说，认为鸟类是依靠太阳导航来指引方向的。德国鸟类学家克莱默博士设计了一套实验方案，用以测验这一假说。
　　克莱默注意到，当迁徙季节来临时，笼中的鸟会惶惶不可终日地乱跳。此时，他把几只关在笼子里的鸥椋鸟放进一个圆形的亭子里。亭子里开个只能看见天空的窗，然后，他记录下亭中鸟栖息的位置。他发现，它们经常头朝着应该迁徙的方向。当窗户关上之后，它们就会失去方向四处乱飞乱跳。后来，他装了一盏“灯光假太阳”，让人工太阳在错误的时间和方向升落。结果，亭中的鸟又朝向人工太阳的错误方向飞去。
　　克莱默博士的实验为太阳决定航向的假说找到了有力的证据。但是，在阴天或夜晚或浓云密布的天气，鸟儿又凭什么定向呢？而且太阳位置也在不断地改变着。利用太阳测定方向是一个非常复杂的问题。至少鸟的身体需要具备一种几乎相当于钟表（生物钟）的计时本领。
　　针对上述说法，德国飞禽学家绍尔博士认为：飞鸟除根据太阳外，同样也能根据星辰决定它们飞行的方向。
　　绍尔博士研究一种莺的长途飞行，这种莺多半在夜空飞行。他做了很多实验。在迁徙季节他把一批莺关在笼子里，摆在只能看见天上繁星的地方。他发现，这些莺一瞥见夜空就开始振翅欲飞。而且它们每一只都会选好一个位置像罗盘上的指针一样，对着曾经迁徙地的方向。他把笼子旋转到另一个方向上，莺们也跟着转向。他又把莺放在人造星空模型里，莺们还是选出了飞往它们在非洲冬季居住地的方向。但是，当人造星空的旋转圆顶把星辰位置摆错时，它们就会跟着错。这个实验证实了鸟飞行根据星辰来进行定位的推测。
　　那么，鸟飞行为什么能根据太阳光和星辰来导航呢？一些科学家认为，光照周期可能是其中的关键因素，而飞鸟的体内都有“生物钟”，这些“生物钟”始终保持着与它们出生地或摄食地相同的太阳节律。另外一些科学家则认为，飞鸟高超的导航本领是由于它们高度发达的眼睛能够测量出太阳的地平经度。
　　现在一些研究还认为：鸟类的迁徙习性和辨识旅途能力是与生俱来的，这只能用遗传来解释。
　　鸟类的迁徙习性是由史前时期觅食的困难所造成的。那时，为了寻找食物，鸟儿不得不进行周期性的长途旅行。这样年复一年，世世代代，经过漫长的演化过程，各种迁徙习性就被“记录”在它们的遗传密码——“基因”上（“基因”即是脱氧核糖核酸（DNA）分子长链的片断），经过一代一代而遗传下来。
　　在对鸟飞行定向的研究中，人们还发现，除了对地球磁场的反应、利用太阳和星辰导航和自身的遗传因素外，飞禽的“红外线”的敏感性，使它们的嗅觉和回声定位系统可能也在定向中起了一定作用。
　　总之，鸟飞行，长途飞行而不迷失方向，是依靠身体的感觉器官、体内的磁性物质和生物钟以及来自外界的各种刺激（如光、地磁力、气候等）所构成的复杂作用进行导航的。但是，究竟是哪一种因素直接决定着鸟迢迢千里飞行却从不迷路，这一神秘而有趣的生物之谜正等待着人们去进一步探索和破译。