水棲動物如何實現水下導航?
2021年06月16日11:42

  6月16日消息,許多海洋生物,例如:海龜、鯊魚、鮭魚,它們利用地球磁場至它們想要抵達的區域,甚至會跨越數千公里。

  地球表面71%是水,現在你想像自己是一條鯊魚、一隻烏龜或者其他水棲生物,在廣闊的海洋中暢遊,你是如何橫跨數千公里在地球巨大水池中航行的呢?畢竟沒有任何路標或者地圖對這些生物進行提示,事實上,它們是在地球磁場相協調的體內指南針的幫助下找到路線。

  地球磁場

  地核能產生磁場,在地核內部,放射性衰變和化學反應產生巨大的熱量,同時形成一個強大的磁場。此外,在磁場存在的情況下,地核中的鐵也會產生自己的電流,這種電流能產生磁場,形成一個無止境的循環。

  就像其他磁鐵一樣,地球磁場有兩個極:南極指向地球地理北極,北極指向地理南極。多年以來,科學家們一直在思考海洋生物是如何知道去哪裡,以及如何繼續它們的旅程,例如:沙灘上剛孵化的海龜從來未進入海洋,儘管如此,它們卻知道如何到達繁殖地和交配區域,在那裡它們可以找到自己的同伴,研究表明,海龜利用地球磁場進行導航。

地球的磁場示意圖
地球的磁場示意圖

  磁受效應

  1957年,德國法蘭克福動物研究所研究員漢斯·弗洛姆注意到,他放在辦公室鳥籠中的知更鳥變得焦躁不安,不停地向籠子西南方向撞擊,這種行為持續到知更鳥的遷徙季節,眾所周知,知更鳥會向西南方向遷徙到西班牙過冬。

  令人著迷的是,這些關在籠子中的鳥兒從未進入野生環境,它們既沒有看到其他自由飛行的知更鳥向西南方向飛行,也沒有使用其他導航工具,例如:太陽或者其他恒星,那麼,是什麼引導它們脫離困境?弗洛姆認為,這可能是地球磁場。

  目前科學家發現了鳥類利用地球磁場進行導航的確鑿證據,那麼如果海洋生物也這樣做呢?

  像海龜一樣,鮭魚、鯨和鯊魚等海洋生物大腦中也有類似內置指南針的組織,它們可以感知地球磁場並利用它進行導航,它們的工作原理就像我們使用的羅盤,依據地球磁場指向北方。

  動物的這種特殊能力被稱為“磁受效應”,它與身體內置指南針機製結合在一起,通過指向地球磁北來告訴動物哪裡是南方向。

  導航問題

  令科學家感到困惑的一個觀察結果是,地球磁場正在“失靈”,地核內的熔融鐵正以不同方向旋轉,導致地磁兩極翻轉,基本上是南北磁極逆轉。人們不必為此擔憂,這很正常,每隔幾百年或者幾千年就會發生一次,但此次發生的週期更短暫,我們不知道具體什麼時候會發生。

  最重要的是,由於日冕物質拋射影響(太陽等離子體爆發產生磁場活動),地球磁場強度正在逐漸減弱。磁場的這些不穩定變化會破壞所有動物的導航能力,它們的方向感可能會被打亂,它們可能會更難找出正確的遷徙路徑。

  這可能是鯨魚越來越迷路,並最終擱淺海灘的原因之一嗎?

  結論

  生物學家仍在試圖弄清楚動物如何能理解這些磁場信息,但我們所知道的是,許多海洋生物從出生時就能讀懂磁場信息,而且不需要任何方式就能傳授給後代。

  與此同時,科學家也在試圖弄清楚為什麼地球磁場如此怪異,動物的導航能力不僅會稍微差一些,我們人類也一樣!人造衛星會受到地球磁場的干擾,這將影響我們的船隻、飛機,以及我們智能手機中的任何導航地圖程式。可以肯定的是,我們都高度依賴地球擁有一個穩定的磁場。(葉傾城)

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