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美国科学家解开候鸟导航的30年未解之谜
来源: 教育部科技发展中心  发布时间: 2006-08-18  点击数:
鸟类利用多种方向指示参照来为它们的季节性迁徙作导航,这些参照包括太阳、地磁场和天空的偏振光图案。因为这些方向指示参照的有效性随着每天不同时间和天气而改变,所以要想避免导航的误差,需要对这些“罗盘系统”进行校正。候鸟究竟是怎样把这些方向指示参照整合起来的呢?这一基本问题再过去的30年一直没能得到解决。
去年秋天,维吉尼亚工学院John Phillips生物学教授的实验室里的Rachel Muheim博士后研究员,在加拿大育空捕获了一些南飞之前的草原麻雀进行研究。她的研究结果表明,这些鸟类通过日出和日落的偏振光图案来校准它们的地磁罗盘。这项工作发表在8月11日的《Science》上。
光的振动方向在相对于其传播方向的一个平面内,这种光叫做偏振光。在日出和日落时,有一很强的偏振光带从太阳发出,经过天顶,分别与太阳左边和右边的地平线90度相交。太阳的位置随着纬度和一年不同的时间而变化,这些偏振光的排列也随之变化。
Muheim和Phillips认为候鸟把日出和日落的偏振光带与地平线交点作平均,由此来得到南北子午线(地理的南北轴),提供了一个不随一年的时间和纬度变化的参照。然后候鸟再利用这个地理参照来校准它们的其他罗盘系统。
Phillips说,偏振光、太原、恒星和地磁都是候鸟的方向参照物,但是看起来偏振光是最主要的,用来校正其他罗盘系统。
但是,他们之前的研究结果暗示了问题要更复杂。
候鸟生来具有与它们种族迁徙地相关的地磁罗盘的偏爱。之前的研究表明,在迁徙期以前,候鸟在地磁参照与天上的参照(包括偏振)相冲突时会重新修整地磁罗盘,但是,在迁徙期却相反,候鸟会把地磁场作为主要参照来使用。但是还有一些候鸟迁徙中的实验中,候鸟又确实重新校正了地磁罗盘。
Muheim和Phillips在进行文献综述时,注意到了那些候鸟重新校正罗盘和没有重新校正的实验的区别。
Phillips说:“关键是做实验的方法。对于导航,天空中重要的部分只是地平线以上附近。在那些迁移前对鸟类进行的参照冲突实验中,鸟类通常住在户外的鸟类饲养场,那里它们能够看到包括地平线的整个天空。而在迁移期中的实验里,人们常常把鸟放在一个漏斗形的笼子里,这样能够通过鸟的足迹或与笼子壁的碰撞而看出在参照冲突下鸟类选择的飞行方向。但是这样有一个问题,就是笼子遮住了重要的地平线附近的天空。在大约30个这种实验中,只有2个实验中,迁徙期的鸟类能够看到地平线。而这2个实验中,鸟类们正如我们所料地修正了它们的地磁罗盘。”
Muheim的实验证明了地平线附近的偏振光参照是关键因素。正如Phillips所说的,一旦正确的理论产生了,所有的问题便都解决了。
刘乐译自:physorg.com网站 2006年8月10日

 


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