动物寻“根”记——动物回归的神奇本能
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 中国 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!