海洋科普:水棲動(dòng)物如何實(shí)現(xiàn)水下導(dǎo)航?
來(lái)源:新浪科技
發(fā)布時(shí)間:2021-06-16
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  新浪科技訊 北京時(shí)間6月16日消息,許多海洋生物,例如:海龜、鯊魚(yú)、鮭魚(yú),它們利用地球磁場(chǎng)至它們想要抵達(dá)的區(qū)域,甚至?xí)缭綌?shù)千公里。

  地球表面71%是水,現(xiàn)在你想象自己是一條鯊魚(yú)、一只烏龜或者其他水棲生物,在廣闊的海洋中暢游,你是如何橫跨數(shù)千公里在地球巨大水池中航行的呢?畢竟沒(méi)有任何路標(biāo)或者地圖對(duì)這些生物進(jìn)行提示,事實(shí)上,它們是在地球磁場(chǎng)相協(xié)調(diào)的體內(nèi)指南針的幫助下找到路線。

  地球磁場(chǎng)

  地核能產(chǎn)生磁場(chǎng),在地核內(nèi)部,放射性衰變和化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生巨大的熱量,同時(shí)形成一個(gè)強(qiáng)大的磁場(chǎng)。此外,在磁場(chǎng)存在的情況下,地核中的鐵也會(huì)產(chǎn)生自己的電流,這種電流能產(chǎn)生磁場(chǎng),形成一個(gè)無(wú)止境的循環(huán)。

  就像其他磁鐵一樣,地球磁場(chǎng)有兩個(gè)極:南極指向地球地理北極,北極指向地理南極。多年以來(lái),科學(xué)家們一直在思考海洋生物是如何知道去哪里,以及如何繼續(xù)它們的旅程,例如:沙灘上剛孵化的海龜從來(lái)未進(jìn)入海洋,盡管如此,它們卻知道如何到達(dá)繁殖地和交配區(qū)域,在那里它們可以找到自己的同伴,研究表明,海龜利用地球磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航。

地球的磁場(chǎng)示意圖地球的磁場(chǎng)示意圖

  磁受效應(yīng)

  1957年,德國(guó)法蘭克福動(dòng)物研究所研究員漢斯·弗洛姆注意到,他放在辦公室鳥(niǎo)籠中的知更鳥(niǎo)變得焦躁不安,不停地向籠子西南方向撞擊,這種行為持續(xù)到知更鳥(niǎo)的遷徙季節(jié),眾所周知,知更鳥(niǎo)會(huì)向西南方向遷徙到西班牙過(guò)冬。

  令人著迷的是,這些關(guān)在籠子中的鳥(niǎo)兒從未進(jìn)入野生環(huán)境,它們既沒(méi)有看到其他自由飛行的知更鳥(niǎo)向西南方向飛行,也沒(méi)有使用其他導(dǎo)航工具,例如:太陽(yáng)或者其他恒星,那么,是什么引導(dǎo)它們脫離困境?弗洛姆認(rèn)為,這可能是地球磁場(chǎng)。

  目前科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鳥(niǎo)類利用地球磁場(chǎng)進(jìn)行導(dǎo)航的確鑿證據(jù),那么如果海洋生物也這樣做呢?

  像海龜一樣,鮭魚(yú)、鯨和鯊魚(yú)等海洋生物大腦中也有類似內(nèi)置指南針的組織,它們可以感知地球磁場(chǎng)并利用它進(jìn)行導(dǎo)航,它們的工作原理就像我們使用的羅盤,依據(jù)地球磁場(chǎng)指向北方。

  動(dòng)物的這種特殊能力被稱為“磁受效應(yīng)”,它與身體內(nèi)置指南針機(jī)制結(jié)合在一起,通過(guò)指向地球磁北來(lái)告訴動(dòng)物哪里是南方向。
導(dǎo)航問(wèn)題


  令科學(xué)家感到困惑的一個(gè)觀察結(jié)果是,地球磁場(chǎng)正在“失靈”,地核內(nèi)的熔融鐵正以不同方向旋轉(zhuǎn),導(dǎo)致地磁兩極翻轉(zhuǎn),基本上是南北磁極逆轉(zhuǎn)。人們不必為此擔(dān)憂,這很正常,每隔幾百年或者幾千年就會(huì)發(fā)生一次,但此次發(fā)生的周期更短暫,我們不知道具體什么時(shí)候會(huì)發(fā)生。

  最重要的是,由于日冕物質(zhì)拋射影響(太陽(yáng)等離子體爆發(fā)產(chǎn)生磁場(chǎng)活動(dòng)),地球磁場(chǎng)強(qiáng)度正在逐漸減弱。磁場(chǎng)的這些不穩(wěn)定變化會(huì)破壞所有動(dòng)物的導(dǎo)航能力,它們的方向感可能會(huì)被打亂,它們可能會(huì)更難找出正確的遷徙路徑。

  這可能是鯨魚(yú)越來(lái)越迷路,并最終擱淺海灘的原因之一嗎?

  結(jié)論

  生物學(xué)家仍在試圖弄清楚動(dòng)物如何能理解這些磁場(chǎng)信息,但我們所知道的是,許多海洋生物從出生時(shí)就能讀懂磁場(chǎng)信息,而且不需要任何方式就能傳授給后代。

  與此同時(shí),科學(xué)家也在試圖弄清楚為什么地球磁場(chǎng)如此怪異,動(dòng)物的導(dǎo)航能力不僅會(huì)稍微差一些,我們?nèi)祟愐惨粯?!人造衛(wèi)星會(huì)受到地球磁場(chǎng)的干擾,這將影響我們的船只、飛機(jī),以及我們智能手機(jī)中的任何導(dǎo)航地圖程序。可以肯定的是,我們都高度依賴地球擁有一個(gè)穩(wěn)定的磁場(chǎng)。


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