最新冷知识:鲨鱼导航秘籍,原来地球磁场是它的指南针

2021-05-13 19:30:53 科学声音

作者:科学声音 吴京平(平哥)

现在大家要去外地旅行,只要拿个手机就基本上不会迷路,因为现在的手机上都是有导航地图的。依靠卫星定位,我们能方便快捷的知道自己身处的位置。

古代虽然没有卫星导航,但是凭着手里的纸质地图,凭借着观察周围的地形地貌特征,比如山上有座宝塔,比如路边有棵大树,也还是可以知道自己大致在什么位置。但是,在沙漠里,大家就彻底懵圈了,放眼望去,周围的沙丘都长得差不多。比沙漠更麻烦的是海洋,那就更是不辩东西南北,茫茫大海彻底没了特征。

怎么办呢?只能靠满天的星斗来作为参照物,这就是所谓的“天文导航”技术。到现在,我们也仍然是依靠天上的星星来导航的,只是换成人造卫星而已。但是,水里的鱼该怎么办呢?它们生活在水里,连抬头仰望星空的可能性都很小。

2005年,科学家发现,大白鲨可以从南非游到澳大利亚。第二年又沿着一条直线游回了南非(它当初居住的老家),有这种能力的鲨鱼当然不止这一种,这是一种令人难以置信的本事。它们是如何做到的呢?鲨鱼是如何在水下导航的?它怎么知道自己游的方向是正确的?水里的能见度也很差,鲨鱼是很难依靠辨别周围的景物来判断位置的。

它们也不可能像狗一样闻着味儿回家,海里的气味会扩散,会被洋流冲走。再说这路也太长了,从南非到澳大利亚,起码要走1万公里。鲨鱼嗅觉再灵敏也做不到啊。

从20世纪70年代开始,科学家们就怀疑海里鲨鱼、鳐鱼这类的鱼能够探测到磁场。既然如此,很有可能鲨鱼会利用磁场来导航。但是,鲨鱼并不是那么容易研究的,这不是小鱼小虾,弄个水缸就能研究。鲨鱼很大,很凶猛,小池子放不下。

科学家们是怎么知道鲨鱼能感知到磁场呢?夏威夷大学的卡尔·迈耶研究小组弄了个7米见方的大池子,然后在池子下面布置好电磁铁,里面放了7条小鲨鱼。每次吃饭前,就给电磁铁通上电,鲨鱼本来都在闲逛,见到有食物来,马上全都冲着食物冲过去了。

久而久之,大家发现,每次给电磁铁通上电,即便不投放食物,鲨鱼也会奔着投食的地方游过去。这说明,鲨鱼把磁场的变化和投放食物联系在了一起,这就是所谓的条件反射。马戏团训练动物全靠这个办法。由此可见,鲨鱼对磁场是有感觉的。

我们对于一个科学问题,当然是从猜想开始的,既然我们知道鲨鱼能感觉到磁场,那么我们当然会自然而然的联想到,鲨鱼可能会利用磁场导航。我们中国人不就是最早用指南针导航的民族嘛。从原理上说得通,听上去没毛病。但是,仅仅听起来没毛病是不够的,需要做实验来证实。

说到重点了,那么,如何在实验室里复现呢?直到最近,一篇发表在《当代生物学》杂志上的论文揭开了这个秘密。佛罗里达大学的布莱恩·凯勒和他的同事们设计了一个实验。他们在佛罗里达的海岸附近抓了20只窄头双髻鲨。这种鲨鱼能迁徙几百公里的距离,每年都要回到同一个河口附近,也就是说它们能够精确导航,找到自己的老家。

为什么不用大白鲨?放不下。中不溜的也要快5米长,大号的足有6米4,这要修多大一个池子才能游开啊?算了,来条小的吧。

窄头双髻鲨体型很小,成年的体型也不过才70厘米左右,幼年的小鲨鱼也才30多厘米长,非常适合做实验。

他们把鲨鱼轮流放进一个蓝色的大圆水池,一条一条地单独做实验。水池下面安装了电磁线圈,可以用电磁线圈来模拟地球上任何一点的磁场。地球上每个地方的磁场方向和强度都是不一样的。

一开始,他们先模拟了墨西哥湾沿岸的磁场情况。这些小鲨鱼都是从这个海域抓来的,这里是他们的老家。他们并没有显示出有什么异常,总是该吃就吃该睡就睡,该溜达就溜达。小鲨鱼的游动方向完全是随机的。

然后研究团队模拟老家以北600公里处的磁场状况的时候,这些小鲨鱼看上去有点懵圈,不知道该往那边走,也就只能到处溜达,方向上并没有显示出特别的偏好。但是当模拟老家以南600公里处的磁场的时候。小鲨鱼普遍都显示出了向北的偏好,撞北墙的次数明显比撞南墙的要多很多。

那么,我们该如何解读这个现象呢?很可能,小鲨鱼能够感觉到磁场的差异,这是先天的能力。但是利用磁场状况判断自己的位置,这是后来练出来的。这些小鲨鱼很可能曾经游到过南边600公里之外的地方,对这里的磁场状况有记忆,有经验。它们以为自己在南边的海里,它们想回家,所以才会时不时的向北游动。

但是,当科学家们模拟出北边600公里处的磁场的时候,这些小鲨鱼都茫然了。这个磁场,自己没碰到过,这是哪儿啊?它们只能四处游动,没有明显的方向偏好。

也难怪小鲨鱼普遍懵圈,北边600公里的地方是陆地。小鲨鱼们想去也去不了啊,除非被人类捉了去,它们不可能有任何以往的经验。

到底鲨鱼是用什么器官来感受地球的磁场呢?现在还没有确切的答案。有一个理论说,它们的脑子里有某种更够感受磁性的细胞。另一种说法是有可能是视网膜之中一种叫做“隐花色素”的蛋白质在起作用。

很久以前,解剖学家劳伦兹尼就发现了鲨鱼的鼻子附近有斑点一样的小孔,他这一辈子都没搞清楚这个生理结构是干什么用的,但是他坚信这东西有用。到后来,大家才发现,这些结构能感受微弱的电流变化,起了个名字叫劳伦氏壶腹。鲨鱼就是靠这个器官探测周围微弱的电流,以此来发现猎物,感知环境的变化。

劳仑氏壶腹能够感受到电场的变化,电磁不分家,感受磁场的变换,应该也是没问题的。是不是只依靠这一个器官,现在无法断定。

现在大家都知道脑电波,都知道心电图,其实生物体身上多多少少都能发出微弱的电流,空气不导电,我们陆地动物感觉不到。但是鲨鱼生活在海里,海水是导电的。人家鲨鱼演化出了这种能力,人家能感觉到,我们不得不感叹大自然的神奇。

最近,很多地方都在海边建风电厂,风力发电机建在浅海,用电缆把电力传回岸上,海底电缆产生的磁场会对鲨鱼产生什么影响,现在了解得还不多。这也是科学家们下一步要研究的目标。

如今大白鲨现在已经上了《濒危物种公约》的目录,被列入了目录的鲨鱼还不止大白鲨一种。鲸鲨、长鳍真鲨、蝠鲼等等都是濒危动物。保护自然环境任重而道远。

好,就说这么多吧。

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