動物遷徙之謎

野生動物的季節(jié)性集群遷徙活動一直是科學家最想解開的謎題之一。動物為什么要遷徙?是何種因素觸發(fā)了動物的遷徙運動?面對數(shù)百甚至數(shù)千千米的遷徙路程，動物是如何定向，又是如何準確、及時地返回到原來的出發(fā)點的?遷徙途中，它們在何處停留，在那里又會發(fā)生什么情況……科學家目前正著手解答其中的一些最基本的問題。

當炎熱的夏晚被涼爽的秋夜替換時，北美遼闊的天空中便擠滿了各種急匆匆趕路的動物——數(shù)不清的鳴禽、濱鳥、猛禽、水鳥和昆蟲，正鼓翼飛向南方越冬地；在無邊無際的海洋中，鯨魚、烏龜、鯊魚和其他水生動物正游向它們的冬季家園；而陸地哺乳動物，從麋鹿、大角羊、山羊到北美馴鹿，正沿著古老的遷徙路線奔向溫暖的低緯度地區(qū)和水草茂盛的草場……

野生動物的季節(jié)性集群遷徙活動一直是科學家最想解開的謎題。依靠先進的跟蹤裝置，他們現(xiàn)在已經(jīng)知道，某些遷徙動物的行進距離十分驚人：駝背鯨往返于中美洲沿岸的繁殖地與南極洲沿岸的覓食地之間，其往返距離超過8000千米，可謂哺乳動物中的“遷徙冠軍”；一種瀕臨滅絕的棱皮龜穿越太平洋時需游2萬多千米，可以說是海洋脊椎動物中的“旅行之王”。如果單純從距離來看，則沒有哪一種動物能超過鳥類。烏黑鹱從新西蘭出發(fā)，飛過智利、日本、阿拉斯加和加利福尼亞州，然后橫穿太平洋，再回到新西蘭，一個循環(huán)旅程達到6萬多千米，需時200天，平均每天飛行300多千米；黑尾豫能從新西蘭飛往朝鮮，一口氣飛行1萬多千米，中間不做任何停留，到達朝鮮后稍作休息，然后繼續(xù)飛向阿拉斯加繁殖地。遷徙旅程最短的是蠑螈，它的冬季越冬巢穴與它的繁殖地之間往往只有幾百米遠。

那么，究竟是何種因素觸發(fā)了動物的遷徙運動?面對數(shù)百甚至數(shù)千千米的遷徙路程，它們是如何定向，又是如何準確、及時地返回到原來的溪流、海灘和林地的?遷徙途中，它們在何處停留，在那里又會發(fā)生什么情況……科學家致力于解答其中一些最基本的問題。

動物為什么要遷徙

動物遷徙是指動物為適應氣候和食物變化，或為了確保繁殖成功而進行的季節(jié)性或周期性的活動。所謂“遷徙”就是從一個地區(qū)到另一個地區(qū)，然后再返回來的活動。這種往返旅行有可能是季節(jié)性的，如像許多鳥兒在春秋季向南或向北遷移。有的遷徙活動可能需要動物一生的時間才能完成，比如各種太平洋鮭魚，它們在淡水河流里進行繁殖，幼魚一出生就開始游向海洋，成年后再返回它們出生時的河流里繁殖后代，然后死掉。

遷徙現(xiàn)象可能出現(xiàn)在各種各樣的動物身上，從淡水湖泊里的微生物(隨著溫度的變化，季節(jié)性地從深水水域遷移到淺水水域)到生活在大海里的鯨魚(秋季從亞北極水域遷移到亞熱帶水域生育后代，晚春時再返回到食物豐富的冷水水域)都有這種遷徙習性。人類也有遷徙習性，例如生活在喀拉哈里沙漠的布須曼人尾隨著他們賴以為生的動物進行遷徙活動。

大部分遷徙活動屬于季節(jié)性遷徙，最具代表性的一個例子是鳥兒冬季南飛。動物有時遠離家鄉(xiāng)，但它們總能夠設法找到回家的路。這一現(xiàn)象一直令科學家感到迷惑不解。在一些電影故事中，狗和貓能跨越數(shù)千千米，克服種種艱難險阻，最終回到主人的身邊。動物是如何做到這一點的呢?科學家一直未能找到真正的答案，但許多動物學家將動物的這種遠距離遷徙的能力歸因于其超強的導航能力。烏黑鹱是新西蘭的特有物種，每當天氣轉涼時，它們就會越過太平洋朝著北邊遷徙。最后到達美國的加利福尼亞、阿拉斯加和日本海岸，在那里度過溫暖的夏天?？茖W家利用電子追蹤器研究烏黑鹱的遷徙，結果令人驚訝：烏黑鹱是累計遷徙距離最遠的動物。一只烏黑鹱在一年里往返來回的遷徙旅程加起來接近6萬千米。不過。也有研究認為北極海鷗從北極飛到南極，再返回北極，其一生會經(jīng)歷B0萬千米的旅途勞頓。它們的旅程可能比烏黑鹱更長。

情況的確如此，許多動物擁有人類所不具備的導航能力，比如蝙蝠、鯨魚和海豚為確定方位使用回聲定位法，這種導航能力要求它們的耳朵必須能聽到遠遠超過人耳聽覺范圍的聲音。

那么，動物為什么要遷徙?季節(jié)性氣溫變化是動物遷徙的原因之一。根據(jù)食物可用程度進行的遷移活動常常取決于季節(jié)性的氣溫變化。比如，當冬季來臨，鳥類的食物一一昆蟲突然消失時，食蟲鳥就會掉頭飛向氣候更溫暖的地方，以尋找更豐富的食物資源；而隨著小型嚙齒動物和鳥類越來越少，像北美紅尾隼這樣的食肉鳥就不得不飛向墨西哥或墨西哥灣沿海地帶；同樣，當冬季到來，北方地區(qū)各大小河流冰封后，以魚和水生植物為食的動物就不得不遷往南方。

像美洲野牛、羚羊之類的食草哺乳動物大多以集群形式一起吃草，它們會很快吃光一個地區(qū)的牧草。如果是在夏季，草會很快再長出來。在草重新冒出來之前，食草動物常常會漫游到附近不遠的地方尋找新草地。當草再次覆蓋大地時，它們就會重新回到原來的牧場。但是，如果是在冬季，草吃光后就不會再長出來，這就迫使動物們旅行到更遠的地方，以尋找新的食物資源。直到春季來臨，大地復蘇時，它們才再次返回到它們以前的食源地。

動物遷徙的另一個原因是要找到一個相對安全、資源相對豐富的地方生育后代。綠龜就是一種因生殖原因而遷徙的動物。當產(chǎn)卵季節(jié)來臨時，雌綠龜就會離開它們的棲息地——巴西沿岸，游到2000千米之外的阿森松島，然后拖著疲憊的身軀爬到海岸上，在松軟的沙灘上挖一個淺坑，將卵產(chǎn)在里面。在生殖任務完成后，綠龜將返回巴西沿岸。

淡水鰻主要棲息于北美和英國的河流里，但為了生殖后代，它們沿著古老的遷徙路線，從大西洋兩岸一直游向百慕大和波多黎哥之間的馬尾藻海，并在這里完成生殖任務。之后，它們再游回到原來的大陸河流。幼鰻出生后，需要一到兩年的時間才能抵達美洲沿岸，而要游到英國的河流里，更需要花三年的時間。淡水鰻在咸水和淡水之間的這種轉換活動涉及到一個遷徙適應性問題，即腎功能的生理轉換。如果沒有這種適應陛轉換，淡水鰻就不可能在不傷及身體的情況下在兩種完全不同的環(huán)境下生存。

動物如何導航

直到幾十年前，生物學家還不知道帝王蝶以及其他遷徙動物是如何找到回家之路的。20世紀70年代中期，科學家進行了，一系列實驗，結果發(fā)現(xiàn)鳴鳥周圍的反向磁場導致它們飛向錯誤的方向，這說明鳥類利用地球磁場進行導航。不久之后，科學家發(fā)現(xiàn)海龜也是利用地球磁場進行導航的。

科學家做了一個實驗，將電子跟蹤裝置綁縛在海龜身上，然后跟蹤這些海龜?shù)倪w徙過程。由于海龜游速緩慢，要完成1萬多千米的一個循回過程需要5～10年的時間。科學家顯然等不了這么久，他們便采用了一個替代的辦法：將海龜放在一個大型循環(huán)水槽內(nèi)，水槽外面繞一圈能產(chǎn)生特定磁場的電線圈，然后讓海龜感受模擬磁場的刺激。科學家分別模擬了海龜循環(huán)路線上的三個關鍵點位：北佛羅里達、葡萄牙沿岸區(qū)域和佛得角群島附近地區(qū)。海龜在接觸任何一個磁場時，都會通過轉向動作對其做出反應。比如，當感覺到“葡萄牙磁場”時，海龜頭朝南；當感覺到“佛得角磁場”時，海龜?shù)纛^向西。研究人員最后得出結論，烏龜對磁場天生就很敏感。在實驗中烏龜從未接觸到水，但它們?nèi)阅芗庸?、處理磁場信鼠，并根?jù)這些信息改變行動方向。

最近，科學家在某些動物的腦組織中發(fā)現(xiàn)了一種微小的磁性物質——磁晶體，并認為動物感應地球磁場的能力就來自于這些磁性物質。這一發(fā)現(xiàn)被用來解釋鯨魚、鯊魚、鮭魚和海龜?shù)人鷦游?這些動物很少利用星星或太陽導航)的方向感為何如此強。

動物的另一個導航手段是內(nèi)部生物鐘。經(jīng)過多年努力，科學家最終揭開了帝王蝶的導航秘密：帝王蝶依靠其體內(nèi)的生物鐘通過探測太陽的運行方位來確定它們的飛行路線，并對飛行路線進行適時調整。

科學家發(fā)現(xiàn)，帝王蝶的生物鐘對于確定它們的飛行方向發(fā)揮了至關重要的作用。換言之，帝王蝶的生物鐘使它們天生知道如何根據(jù)太陽的運行方向時刻調整自己的飛行路線和方向，從而按照它們所希望的正確方向飛行?？茖W家還發(fā)現(xiàn)，帝王蝶到達墨西哥后其生物鐘開始旋轉，每天旋轉1度，180天后就是180度，而它們在墨西哥的停留時間恰好是180天。它們的生物鐘決定了它們在秋季飛向南方，在春季飛向北方。

為了進一步弄清北美帝王蝶的生物鐘的工作機制，科學家對其進行了一系列測試。他們將帝王蝶分成三組，在三個不同的時間段內(nèi)使用人造陽光照射這三組帝王蝶，結果發(fā)現(xiàn)這三組帝王蝶分別飛向了三個不同的方向。研究人員認為，帝王蝶在早晨醒來后做的第一件事就是根據(jù)太陽所處的位置來確定飛行方向，如果將它們的生物鐘弄亂，讓它們推遲數(shù)小時醒過來，那么它們就會將中午的太陽當作早晨的太陽，從而發(fā)生判斷錯誤，以至于使它們飛向錯誤的方向。事實上，所有動物都有生物鐘，而遷徙動物則將其精確的時間感覺與太陽提供的信息線索結合起來，從而確定它們遷移的精確位置和方向。以北半球動物為例，當它們感覺到此刻是正午，它們就會將太陽當作正南方，以此確定它們的行走路線。某些動物則更進了一步，利用太陽位置和特定的陽光反射模式來確定方向和方位。這種光線反射模式使得動物幾乎不用直接觀察太陽就能確定行走方向，例如某些魚類就是利用這種導航模式來到其出生地的。

此外還有證據(jù)表明，動物身體中的某些化學信號對于動物的遷徙活動同樣具有啟動或指導作用，例如旅鼠和蜜蜂之類的陸地動物的遷徙活動就是由信息素引發(fā)的。信息素是由動物分泌的一種可影響其他同種動物行為的化學信號。

其他動物通過更加復雜的本能機制進行導航。某些動物依靠海岸線、山脈和河谷等陸標來導航；成年鮭魚在遷徙過程中依靠嗅覺或氣味線索來辨別行走路線；鮭魚能記住它們幼年時期第一次游向大海時家鄉(xiāng)河流的氣味特點，當數(shù)年后從海洋來到家鄉(xiāng)河口時，它們沿著這條河流的與眾不同的氣味線索溯流而上，回到它們的出生地。

動物遷徙有哪些形式

動物遷徙一般以四種形式進行：全部遷徙、部分遷徙、差別遷徙和突發(fā)遷徙。全部遷徙是指一個種群在繁殖季結束時全部成員都離開繁殖地的遷徙活動，通常是前往幾千千米之外的越冬地。部分遷徙是指一個種群的部分成員一年到頭都留在繁殖地內(nèi)，其余的則遷往他處。差別遷徙是指一個種群的全部成員都遷徙，但在遷徙的時間周期和距離上存在較大的年齡和性別差異。比如，銀鷗隨著年齡增加，遷徙距離越來越短；雄性美洲雀鷹呆在繁殖地的時間長于雌鷹。突發(fā)性遷徙是指一個物種在一些年份根本不遷徙，而在另一些年份卻突然離開繁殖地。這種遷徙模式很可能與氣候和食源變化有關。一般來說，冬季越寒冷，食物越缺乏。一些物種就越可能產(chǎn)生突發(fā)性遷徙行為。

除上述分類方法外，根據(jù)動物遷徙的運動形式，還可分為往返式遷徙、游牧式遷徙、移動式遷徙和激增繁殖遷徙等。動物的大部分遷徙活動屬于往返式遷徙，如候鳥冬天飛向南方，春季再返回其繁殖地。游牧式遷徙指的是根據(jù)當?shù)嘏R時情況發(fā)生的非常規(guī)運動，如許多生活在東非草原上的大型食草動物群根據(jù)當?shù)厥澄锖蜌夂蜃兓闆r進行遷徙。這種遷徙活動的特點是，動物不是按照固定的路線行進，也不再返回到原來的地方。非洲飛蝗和亞洲飛蝗的遷徙活動屬于移動式遷徙，也就是當種群密度達到頂點并引起食物短缺時，蝗蟲就開始進行大規(guī)模的遷徙運動?；认x的遷徙特點是，它們很少再回到它們原來的出生地。

激增繁殖是在極端氣候條件下發(fā)生的一種特別的遷徙活動，其最著名的例子是生活在北極凍原帶的旅鼠。每隔3到4年，這種小型嚙齒動物的種群數(shù)量就會達到一個頂點，當高峰期到來時，旅鼠就會進行大規(guī)模的陸路遷徙。大多數(shù)旅鼠都會在遷徙路途中死去，只有少數(shù)能夠活到下一個遷徙期。

還有一種遷徙形式叫“再遷徙”，即一次往返旅行循環(huán)分別由兩代動物完成：第一代遷移到一個地區(qū)，然后進行繁殖，返回旅程由它們的后代完成。

動物遷往哪里

動物由北向南遷徙是人盡皆知的一種遷徙行為，但并非所有的遷徙活動都是由北向南進行的。實際上，遷徙活動也發(fā)生在南半球。南半球動物的遷徙自然是由南向北進行(南半球的冬季恰好是北半球的夏季)。當然，由于赤道之南的棲息地遠少于赤道之北的，因此南半球的遷徙活動的規(guī)模遠不如北半球大。

并非所有的遷徙活動都是南北向的，事實上，許多鳥類如草原隼，是縱向飛，或由東向西飛。這種運動形式可能與某個地方的季節(jié)、食物資源和獵物變化有關。

大多數(shù)遷徙活動都是穿越地表進行的，但也有一些遷徙活動屬于高度上的遷徙。比如許多高山動物，它們會在冬季來臨時遷向低海拔地區(qū)。又如海洋中的浮游生物，當夏季來臨時，它們生活在海平面上，以漂浮在水面上的植物為食；當水溫變冷時，它們就遷向海洋深處，并在那里不吃也不喝。

動物遷徙的能量從哪里來

長時間的遷徙活動會消耗大量的能量，而各種動物在長期的進化過程中進化出了各種各樣的生理機能，以確保具有足夠的體能進行遠距離旅行。

在遷徙之前能否積聚起大量的能量儲備，對動物來說可謂生死攸關。飛行比行走和游泳需要更多的能量消耗，因此準備遷徙的候鳥必須在起程之前儲備起足夠多的能量。有些鳴禽在春秋季遷徙之前會儲存大量的脂肪，使其體重增加40％左右。紅頸蜂雀在遷徙之前會增加2克左右的脂肪，這些脂肪為這種小鳥由北美穿越墨西哥灣飛到墨西哥冬季棲息地提供了豐富的能量保證。有些候鳥可以通過在途中覓食不斷補給能量，但一些作長距離、不間斷飛行的候鳥如金斑鴴，由于要在海面上不著陸地連續(xù)飛行3000多千米，因此它們必須在出發(fā)前儲備好足夠的能量。

與候鳥不同，陸地哺乳動物在遷徙時可以邊走邊進食，因此它們沒有必要儲存大量的能量。事實上，輕裝上路可以使這些食草動物能更加靈活地躲避食肉動物的攻擊。像非洲角馬之類的陸地哺乳動物遷徙時可以行走1600多千米之遠。

動物遷徙時一般都沿著往年的遷徙通道或路徑行進。北美候鳥飛向南方越冬最常走的路線之一是穿越墨西哥灣，這條路線長達800～1000千米。在漫長的遷徙途中，鳥兒們會有規(guī)律地停下來休息、覓食，有時一次停留長達數(shù)天。在穿越寬闊水面之前，鳥兒的停留次數(shù)會比較頻繁，持續(xù)時間也會比較長，因為它們只有在儲存起足夠多的脂肪后才能重新開始一個距離更長的遷徙活動。

大部分遠距離遷徙活動都發(fā)生在夜間，而在白天遷徙的動物，其遷徙路線往往比夜間遷徙動物更為曲折，行進速度也更緩慢。存在這種差異的原因可能與覓食機會有關。夜間遷徙的鳥類整個白天都忙于覓食、進食和休息，為夜間作不間斷飛行積聚能量；而白天遷徙的鳥類則必須一邊飛行一邊尋找食物。基于這個原因，它們一般會選擇靠近海岸線的路徑遷徙，因為這些地方能為它們提供大量的昆蟲。這樣做可能會減緩行進速度，但確保了食物供應。