信鸽传信原理是什么?

信鸽传信原理是什么?

一个男人在流浪,数不尽的人张望

emm,这事吧,达尔文时代就开始考虑了,不过到现在也还没有个盖棺定论的解释。

在撰写《物种起源》一书的过程中,达尔文就试图揭示家鸽的驯化过程,由于古文明的记载语焉不详,达尔文并不能推断这种鸟类被驯化的具体时间,但它的野外祖先确实如此毋庸置疑——生活在欧亚大陆上的原鸽,拥有许多和家鸽相似的外貌和生活习性,由于这种野鸟常常栖身在岩壁洞穴里,达尔文又将其称为“岩鸽”。

对于原鸽这样的筑巢定居的野生鸟类而言,辛苦找到的岩洞当然不能随意舍弃,每日觅食后的归巢行为自然也就容易被理解,但达尔文敏锐的发现,当原鸽被人类驯化之后,这种归巢行为却发生了本质的变化——即便将一直家鸽带到远离鸽舍几百公里外的陌生地点,它们也能准确的返回家中

这两者的区别可绝非只是距离的远近这么简单。野生原鸽归巢的天性完全可以依靠对周边环境的熟悉来实现,这就像生活在城市中的我们通过周边的地标找到某个地点一样——当我要从家中前往电影院时,大脑会记忆起前往电影院路途上的重要标志物:从家里出门直走,经过某银行大楼后右拐,再经过某商场左拐就到了。野生原鸽记忆路线的方式也是如此:从觅食点沿着小河前进,经过一片桦树林后向旁边的山上飞就可以归巢。在这些寻路过程中,银行大楼、商场和小河、桦树林都起到地标的作用,这种导航方式也被统称为“地文导航”。

当然,地文导航的方式并不仅仅适用于这种短距离的导航,许多候鸟动辄几千公里的迁徙路程一样是以这样简单地方式实现的。每年全球数以亿计的候鸟迁徙,大多按照 8-9 条固定的迁徙路线(Flyway)进行,其中途径我国的“东亚 - 澳大利亚迁徙路线”最能体现出地文导航的重要性。以沿着这条线路迁徙的黑尾塍鹬为例,当它们从西伯利亚飞入我国境内后,总是会途径吉林省向海湿地,而后飞向天津北大港湿地、山东黄河三角洲湿地、江苏盐城湿地,然后沿着东南沿海一路飞向台湾澎湖。这些重要湿地和海岸线不仅给黑尾塍鹬标定了路线,也往往成为它们歇脚补给的驿站,它们长达一万公里的迁徙之旅,实际上是由无数个驿站间的短途旅行串联而成的。

黑尾塍鹬

人类使用地文导航,甚至可以取得比候鸟更辉煌的成就,我们远途行驶所用的道路,其实就是一种串联起出发点和目的地的路标,而道路旁边的指示牌,更是可以方便的指明目的地的方位,这种使用外界资源来界定路标的方式显然比候鸟更为高效。除了人类之外,一种小型啮齿类动物——小林姬鼠(Apodemus sylvaticus)居然也掌握了这门诀窍,研究者发现,当小林姬鼠前往完全陌生的环境中觅食的时候,它们总是会在途中摆放上一些颜色鲜亮的树叶、或造型独特的木条,由这些标志物串联起的“高速公路”,就是它们归家的保障。

小林姬鼠

从目前的记录来看,信鸽返巢的距离自然不能和黑尾塍鹬相比,在被主人携带着前往放飞点的过程中,它显然也没有机会像小林姬鼠一样留下记号,但它们却也可以在几百公里之外返回家中,甚至创造出不亚于候鸟的奇迹:目前的信鸽返巢世界纪录是由我国浙江苍南的一只信鸽保持的,它在 2005 年从新疆飞回浙江,航程达到了惊人的 4300 公里。

这就是令达尔文困惑不解的谜团了。

“兵鸽鸽”也用指南针?

遗憾的是,1882 年,达尔文与世长辞,其一生揭开了许多自然界的谜团,但信鸽的神秘却一直未曾参透,巧合的是,正是在这一年,法国人 Camille Viguier 把研究的视线聚焦在信鸽身上。他指出,信鸽远途归巢的行为无疑表明这种鸟类拥有一种绘制地图的能力,当主人把它们从家中带往放飞地点的路上,它们就在默默的绘制一幅地图,而这幅地图的绘制方式应该与地磁场有关。

Viguier 的推测其实来自于人类自己的经验。当没有现代导航技术之前,人类前往一些完全陌生又没有标志物的区域(比如沙漠、大洋)是非常危险的,为了给自己留一条返程的路径,人们往往会记录方向、距离等重要参数,这些简单的参数就可以形成最基本的地图,我国古代的渔民所使用的《更路薄》就是其中的代表,在我国海南发现的《立东海更路》上,就有关于前往西沙海域的记载:

“自大潭过东海,用乾巽使到十二更”

这句话是什么意思呢?大潭就是今天海南的琼海潭门港,“东海”即西沙海域。就是说从潭门港出发,往东南方向行驶了 12 个更(一更 60 里),就可以到达西沙群岛海域,。

按照这个逻辑,被主人装在笼中的信鸽,也可能从出门的一刻就开始记录自身的运动轨迹,但在 Viguier 看来,信鸽的“绘图方式”可能远比人类更高级——它们或许可以直接测量起飞地点和家的磁场差异,并由此定位出两者之间的方向。

Viguier 的磁场论在此后的许多年里备受追捧,并得到了许多实验的辅证:在对 20 羽信鸽进行的磁干扰测试中,将其中的 10 只翅膀上绑上小磁铁,另外 10 只绑上同样重量的铜片,从一个地点放飞后,带有铜片的鸽子中有 8 只在 2 天内返回,带有磁铁的鸽子只有 1 只在 4 天后返回。另有解剖学的研究表明,鸽子上颌又许多富含铁的晶胞,这被认为是它们感受磁场的重要器官。

但“磁场论”也并不是完全无懈可击的,其最大的软肋就是地磁场并不稳定。当我们仔细观察指南针时,总能发现指针并不是正南正北的,自从 1831 年人类第一次发现地磁北极点之后,就立刻发现了每年的磁北极点都在变化,从 1831 年到 1904 年,短短 73 年间,地磁北极就移动了 50 公里,而这种移动在 1975 年之后更是大大增速,现在每年的移动更是超过 40 公里,更严重的是,地磁场还会发生反转,有学者认为,这种反转大概 50 万年就会发生一次。而鸽子上颌的晶胞,也在 2012 年的研究中被证明只是一些富含铁的巨噬细胞,这种免疫细胞不太可能和导航产生联系。

如此看来,磁场应当是鸽子导航中的一种因素,但绝非鸽子导航奥秘的全部。

那是一道光,指引我方向

这不禁让人们联想到自然界中另一种常见的导航参照物——光。在蜜蜂、飞蛾等昆虫身上,光都是用来指引方向的重要参数,白天的太阳光被空气中的大气粒子和尘埃散射后,会形成一定的偏振特性,而昆虫的复眼能敏锐的察觉到这些偏振光,借以判断自己距离巢穴的方位和距离。

夜晚飞行的昆虫更是将星光、月光作为引路的明灯,我们常说的飞蛾扑火,其实也是对于这种现象的一种误读——夜间飞行的昆虫会时刻观察自己的飞行路线与星光的角度,如果一直按照这个角度飞行,就可以飞出一条最省力的直线,但人类的火光和灯光距离昆虫太近,并不能被视作像月光那样的平行光源,而是以灯泡为中心呈现发散状,被人造灯光干扰的昆虫依然按照一定的夹角朝着灯光飞行的话,就很容易飞出一条等夹角的螺旋线,最终越来越靠近灯光。也就是说,绝大多数昆虫并不是因为喜欢光亮而飞向灯泡,如果是这样的话,它们早就直勾勾的朝着月亮越飞越高了。

当然,鸟类的眼睛和昆虫不同,它们是否能察觉到偏振光还有待商榷,但的确有许多鸟可以利用阳光来导航:在将帝企鹅带到茫茫冰原上释放后,在阳光充沛的天气下,它们总是可以笔直的返回巢穴区域,而一旦遇到阴天,它们就会到处乱走或干脆停滞不前,等待天晴后又可以按照正确的方向继续前进。

不过,星辰光线导航还有一个重大的难点——无论是白天的阳光还是晚上的星光,它们都会随着地球的自转而不断移动,想要依靠光线给自己定位,必须要有一套准确的生物种系统,并由此来准确的计算出此时的星光所代表的方向,更何况,星辰光线还要受到天气的影响,但即便是在阴天,许多信鸽依然可以成功返航,显然,星辰光线也不是问题的最终答案。

Em……是故乡的香气吗?

嗅觉是另一种生物界常见的导航手段。生活在北美河流中的美洲鳗鲡是我们餐桌上常见的河鳗(日本鳗鲡)的近亲,作为一种洄游鱼类,它们总是要返回到大西洋腹地的百慕大海域繁殖,其洄游距离常常达到 5000 公里,而指引它们回到繁殖地的,正是“家乡的味道”。现有的研究表明,美洲鳗鲡在进入海洋后,就可以嗅到百慕大地区特有的味觉信息,沿着这股特殊的味道,它们逆着洋流南下,最终来到百慕大。回到河流繁殖的鲑鱼也拥有同样的能力,一些鲑鱼甚至可以分辨出家乡河流中不同支流的味道区别。在对信鸽的实验中,将 48 只鸽子进行手术后释放,其中的半数只保留嗅觉神经,另外半数只有三叉神经(被认为与磁场有关),结果表明,拥有嗅觉神经的鸽子返回巢穴的能力更强。

鲑鱼:我这大鼻子可不是白长的

未尽的探索

那么,究竟信鸽是依靠哪种方式来导航的呢?非常遗憾,达尔文的困惑直到今天也没有一个确切的答案,而从信鸽超凡的导航能力来看,它们可能拥有以上的所有能力——在近距离的放飞时,它也会如同野生祖先一样依靠目视寻找标志物导航,当来到陌生环境后,磁场、光线和味道相符相称,让信鸽足以应对各种复杂的环境。

这则故事难免让我们感慨。人类驯化信鸽的历史悠久,而且至少在 4000 年前,我们就已经开始利用其归巢的能力传递信息,然而当今天的“飞鸽传书”已经被更先进的通讯设施所替代后,我们居然还没能探明这种古老的通讯方式背后的奥秘。这其实正是人类对自然认识的现状——当我们愈发自大的认为自己成为万物的灵长、地球的主宰时,不妨抬头看看翱翔的信鸽,它或许会提醒我们,应当对自然的无穷保持好奇,应当对造物的精妙心存敬畏。