動(dòng)物尋“根”記——?jiǎng)游锘貧w的神奇本能

　　在剛剛過(guò)去的春節(jié)，你有沒(méi)有走親訪友或者出門(mén)旅游?在去了比較遠(yuǎn)的地方之后，如果是你一個(gè)人，能記得回家的路嗎?
　　雖然人類(lèi)現(xiàn)在有了導(dǎo)航儀等先進(jìn)設(shè)備，但在單純的記路方面，人類(lèi)可比動(dòng)物差多了。比如上期介紹的燕子，在經(jīng)過(guò)一個(gè)冬天之后，仍能準(zhǔn)確找到去年使用的巢穴，信天翁即使從相隔幾百千米的地方飛回也不會(huì)迷路，蟾蜍、鮭魚(yú)等長(zhǎng)大后能找尋到自已的出生地……想知道動(dòng)物為什么會(huì)擁有這些驚人的能力嗎?就聽(tīng)聽(tīng)動(dòng)物自己怎么說(shuō)吧!
　　
　　我們動(dòng)物的行為大致可分為兩種：一種是為了繁衍后代，另一種是為了自己的生存。燕子從南方飛回筑巢的遷徙，海龜和大馬哈魚(yú)從大海回到出生地產(chǎn)卵的洄游，都是為了繁衍子孫的行為，統(tǒng)稱(chēng)為“回歸”。
　　另外，信鴿從遠(yuǎn)方回到自己巢穴的這種行為，是為了能安心進(jìn)食，或是回到不會(huì)被天敵襲擊的棲息地，這種行為稱(chēng)為“歸巢”。歸巢是為了自身生存的活動(dòng)。像蜜蜂、螞蟻這類(lèi)為同伴帶回食物的社會(huì)性行為也叫作歸巢。
　　回歸也好，歸巢也好，我們動(dòng)物是如何回到固定場(chǎng)所?我們?yōu)槭裁磿?huì)歸來(lái)?人們對(duì)此一直很不解。隨著人造衛(wèi)星等現(xiàn)代科技手段的使用，此方面的研究進(jìn)一步深入，許多謎底也逐漸浮出水面。
　　
　　動(dòng)物神奇本能①
　　
　　我是一只蟾蜍，在寒冷的冬天里，我一直在冬眠。隨著天氣漸漸變暖，我也蘇醒過(guò)來(lái)了。我的心底有個(gè)聲音一直對(duì)我說(shuō)：行動(dòng)吧，回到你出生的池塘去產(chǎn)卵吧!
　　于是，在一個(gè)溫暖潮濕的夜晚，我探出腦袋，感覺(jué)一下溫度，嗯，地面的溫度已經(jīng)超過(guò)6℃，并不是很冷。我從洞穴中慢慢爬出，一點(diǎn)一點(diǎn)地向池塘的方向爬去。深夜，氣溫降低了，我就再挖洞潛入地下。如此反反復(fù)復(fù)，幾周之后，我終于到了自己出生的池塘了。
　　我是一只雄蟾蜍，在我到達(dá)池塘?xí)r，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有很多雄性同類(lèi)到了，大家都在等著雌蟾蜍的到來(lái)。我為了比其他對(duì)手早一步找到雌蟾蜍，早早地就等在了池塘邊上。
　　我們蟾蜍冬眠的棲息地和產(chǎn)卵池之間有時(shí)要相隔2千米，途中我們甚至?xí)龅胶脦讉€(gè)池塘，但我們的目標(biāo)很明確——直奔自己的出生地，不會(huì)在其他池塘停留。聽(tīng)說(shuō)在英國(guó)，曾經(jīng)由于修路，阻斷了蟾蜍從棲息地到產(chǎn)卵池的通道，造成很多蟾蜍被汽車(chē)碾死。為此，人們?cè)诘缆废旅孢€專(zhuān)門(mén)為蟾蜍建造了蛙行通道。
　　隨著城市化建設(shè)，城市近郊的一些池塘被填埋，我的一些兄弟姐妹們找不到出生的產(chǎn)卵池，會(huì)徘徊在原池塘周?chē)?。?想想真可憐啊!
　　是什么力量讓我們一定要回到產(chǎn)卵池呢?我自己也說(shuō)不清?？茖W(xué)家的解釋是這樣的：蝌蚪在變態(tài)長(zhǎng)成小蟾蜍爬出池塘的時(shí)候，以某樣?xùn)|西作為記號(hào)，記住了池塘的位置，而且，還記住了從池塘到棲息地這一路上的“氣味”。據(jù)說(shuō)，我們也正是根據(jù)這個(gè)記憶的“反推”，從而從棲息地回到了出生的池塘。在產(chǎn)卵期，我們蟾蜍的嗅覺(jué)確實(shí)會(huì)變得異常靈敏，如果鼻子不行的話(huà)就無(wú)法回到池塘里了。這真要慶幸一下，我們蟾蜍從不感冒啊!
　　
　　動(dòng)物神奇本能②
　　
　　比起蟾蜍2千米左右的回歸路線來(lái)說(shuō)，我們鮭魚(yú)的旅途要遠(yuǎn)得多。
　　我的媽媽在江河上游的溪河中產(chǎn)卵，然后她就回到了海洋中。而我的幼年，就是在那片淡水中生活，這樣平淡的日子持續(xù)了兩三年。兩三年后，少年沖動(dòng)的我，開(kāi)始順著江河游進(jìn)了大海。在廣闊的大海中，我又生活了一年多，到了性成熟的時(shí)候，我也要考慮我的下一代了?？墒?，我不能把我的后代產(chǎn)在大海中，我要回到我出生的江河里，一定要回到那個(gè)地方!
　　可是，大海實(shí)在太大了，我們?cè)趺床拍芑氐疆?dāng)年出生的那條河流呢?水無(wú)絕魚(yú)之路，我們的祖先就為我們留下了幾個(gè)法寶。
　　法寶一，我們鮭魚(yú)能感應(yīng)到地球的磁場(chǎng)。地球是一塊巨大的磁鐵，不同場(chǎng)所，磁力線的方向和強(qiáng)弱也不一樣。我們正是利用了這點(diǎn)，能正確地感知磁力線，來(lái)尋找要去的地方。即使摘除了我們腦中的磁場(chǎng)感應(yīng)器官，我們也能朝著母親河(出生時(shí)的江河)繼續(xù)前進(jìn)。這是因?yàn)槲覀兂四芨袘?yīng)地球磁場(chǎng)外，還有其他法寶。
　　法寶二，兒時(shí)對(duì)大海的記憶。比如洋流的方向、周?chē)膷u嶼等。
　　除此之外，從沿海岸要正確地找到母親河，嗅覺(jué)也至關(guān)重要。因?yàn)閺哪赣H河到大海各水域，水中氨基酸含量不同，味道也不一樣。有研究表明，我們不僅能記住這些味道，還能用嗅覺(jué)區(qū)分這些味道，從而找到母親河。
　　總之，我們就是綜合利用了地球磁場(chǎng)、氣味、洋流，才能從遙遠(yuǎn)的大海回到出生時(shí)的母親河。
　　
　　動(dòng)物神奇本能③
　　
　　聽(tīng)說(shuō)《小諾貝爾》要介紹動(dòng)物的神奇回歸能力，我海龜也來(lái)湊個(gè)熱鬧。我們海龜平時(shí)喜歡在大海中懶洋洋地漫步，可一到產(chǎn)卵季節(jié)，我們就會(huì)回到自己出生的沙灘上。比如生活在大西洋的麗龜，到了夏季，就會(huì)全體返回到遙遠(yuǎn)的墨西哥灣的沙灘上，并在那里產(chǎn)卵。
　　產(chǎn)卵后大概2個(gè)多月，孵化出的小海龜從沙灘中爬出，往大海方向移動(dòng)。到了海岸線，為了不被鳥(niǎo)類(lèi)吃掉，小海龜們會(huì)迎著海浪拼命朝大海游去。它們可不會(huì)往大海相反的方向爬，因?yàn)檫@是本能?？茖W(xué)家說(shuō)，小海龜們是根據(jù)海浪的波動(dòng)和地球磁場(chǎng)的特點(diǎn)來(lái)判斷洋面的方向，而且小海龜會(huì)牢牢記住出生地海岸磁場(chǎng)的特征，以便到它們長(zhǎng)大后好再回來(lái)產(chǎn)卵。進(jìn)入大海后，小海龜們會(huì)隨著海面上流動(dòng)的大潮，一邊洄游一邊長(zhǎng)大。
　　至于我小時(shí)候的情景，我也記不太清了。“磁力線”這個(gè)名詞對(duì)我來(lái)說(shuō)也比較深?yuàn)W，我只知道，跟著感覺(jué)走，總不會(huì)錯(cuò)的!
　　海龜是海洋龜類(lèi)的總稱(chēng)。生活在我國(guó)海洋中的海生龜類(lèi)有5種(全世界也只有7種)，分別是棱皮龜、海龜、蠵龜、玳瑁和麗龜?shù)?種，都是國(guó)家級(jí)保護(hù)動(dòng)物。
　　海龜是現(xiàn)今海洋世界中軀體最大的爬行動(dòng)物。其中個(gè)體最大的要算是棱皮龜了。它最大體長(zhǎng)可達(dá)2.5米，體重約1000千克，堪稱(chēng)海龜之王。
　　海龜?shù)淖嫦冗h(yuǎn)在2億多年以前就出現(xiàn)在地球上，古老的海龜和不可一世的恐龍一同經(jīng)歷了一個(gè)繁榮昌盛的時(shí)期。后來(lái)地球幾經(jīng)滄桑巨變，恐龍相繼滅絕，海龜也開(kāi)始衰落。但是，海龜憑借龜殼的保護(hù)戰(zhàn)勝了大自然給它們帶來(lái)的無(wú)數(shù)次厄運(yùn)，頑強(qiáng)地生存了下來(lái)。
　　
　　動(dòng)物神奇本能④
　　
　　水中動(dòng)物的回歸叫作“洄游”，在天空中飛翔的鳥(niǎo)類(lèi)的回歸叫作“遷徙”。大家好，我是大雁，我來(lái)介紹一下如我之類(lèi)的候鳥(niǎo)是如何遷徙的。
　　到了春天，大雁、野鴨、斑鶇等冬鳥(niǎo)飛回北方，燕子、大杜鵑、灰面鷲等夏鳥(niǎo)從南方飛回。無(wú)論什么鳥(niǎo)，春天的遷徙都是為了繁衍后代，秋天的遷徙則是為了過(guò)冬。秋天的遷徙，對(duì)于這一年出生的幼鳥(niǎo)來(lái)說(shuō)，是它們最初的長(zhǎng)途旅行。
　　大多數(shù)候鳥(niǎo)是成群結(jié)隊(duì)地遷徙。幼鳥(niǎo)們?cè)谂c經(jīng)驗(yàn)豐富的大鳥(niǎo)一起行動(dòng)的初次飛行中，會(huì)把遷徙的路線作為地圖記住。有人曾做過(guò)這樣的試驗(yàn)：在荷蘭捕捉到從波羅地海沿岸繁殖地飛往英國(guó)過(guò)冬的白頭翁，然后在瑞士將它們放生。其中有遷徙經(jīng)驗(yàn)的鳥(niǎo)兒，飛往原來(lái)的越冬地英國(guó)：沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)的鳥(niǎo)兒，則無(wú)法修正航線，飛往了西班牙。這表明了記憶很重要。
　　候鳥(niǎo)把地形、地面上傳來(lái)的聲音，還有太陽(yáng)、星星、地球磁場(chǎng)等作為記號(hào)繪制出“地圖”。如果把即將要遷徙的小鳥(niǎo)放入暗室，它會(huì)飛向正確的方向。但如果再用磁場(chǎng)干擾暗室的話(huà)，它們的飛行方向就會(huì)發(fā)生錯(cuò)亂。這個(gè)研究表明了候鳥(niǎo)的確利用了地球磁場(chǎng)，但利用太陽(yáng)和星星的定位要優(yōu)先于地磁場(chǎng)。
　　可能有些同學(xué)會(huì)懷疑，隨著時(shí)間的不同，人們看到的太陽(yáng)和星星的位置也不一樣啊?原來(lái)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的演化，我們候鳥(niǎo)可以利用體內(nèi)的生物鐘，修正隨時(shí)間周期移動(dòng)的太陽(yáng)和星星的位置，從而辨別出正確的方位。
　　此外，海鷗和信天翁等鳥(niǎo)類(lèi)，長(zhǎng)期在廣闊的海上飛行，據(jù)說(shuō)它們還可根據(jù)海域的氣味來(lái)繪制出自己的“地圖”呢。
　　
　　動(dòng)物神奇本能⑤
　　
　　同學(xué)們好，我是信鴿。我們的祖先是生活在非洲到歐洲區(qū)域內(nèi)的野鴿。經(jīng)過(guò)人類(lèi)飼養(yǎng)馴化后，我們擁有了卓越的飛行能力和歸巢能力。
　　5000年前，埃及人就開(kāi)始利用我們來(lái)傳遞信息。在通信手段發(fā)達(dá)的現(xiàn)在，幾乎沒(méi)人再用信鴿來(lái)通信了，而賽鴿比賽卻盛行起來(lái)。我們中的優(yōu)秀成員，能以每分鐘1千米以上的速度，飛越1000千米的距離回到鴿巢。
　　綜合來(lái)看，與鮭魚(yú)和海龜一樣，我們也是利用了適當(dāng)?shù)姆椒?，才能回到鴿巢?br/>　　有人曾經(jīng)把GPS(一種定位的裝置)裝在我的同伴身上，用來(lái)調(diào)查信鴿如何從數(shù)十千米以外的地方飛回。在英國(guó)和意大利分別進(jìn)行同樣的實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)都顯示出，我們是沿著通往鴿巢的醒目的大道和路線飛行，回到鴿巢的。經(jīng)過(guò)反復(fù)練習(xí)，我們會(huì)沿著更正確的道路飛行?？梢哉f(shuō)，地形的記憶對(duì)于我們的定位很重要。
　　經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，我們能記住鴿巢附近的地形和氣味。這使我們回巢更加準(zhǔn)確。但隨著手機(jī)的普及，我們的歸巢率在逐漸降低。這表明我們也用地磁場(chǎng)導(dǎo)航，因?yàn)槭謾C(jī)的電波擾亂了我們的磁場(chǎng)感應(yīng)，使我們回不了家!
　　
　　動(dòng)物神奇本能⑥
　　
　　《小諾貝爾》的讀者們，你們好。我是一只小蜜蜂。具體來(lái)說(shuō)，我是一只工蜂。我們蜜蜂是一種社會(huì)性昆蟲(chóng)，為了維持整個(gè)家族，和我一樣的工蜂姐妹們擔(dān)負(fù)著筑巢、采食、養(yǎng)育幼蜂的任務(wù)。為了采集花蜜和花粉，有時(shí)我要飛到離蜂巢幾千米，甚至十幾千米遠(yuǎn)的地方，然后再回到蜂巢。
　　在開(kāi)始采集花蜜花粉的工作之前，我要進(jìn)行一種叫作“定位飛行”的培訓(xùn)。通過(guò)這個(gè)學(xué)習(xí)，我記住了蜂巢周?chē)那闆r。
　　開(kāi)始學(xué)習(xí)的時(shí)候，由于沒(méi)有采食經(jīng)驗(yàn)，我們不會(huì)飛離蜂巢太遠(yuǎn)，一般飛出10-300米之后，就會(huì)掉頭回到蜂巢。這樣反復(fù)多次。漸漸地，隨著經(jīng)驗(yàn)的積累和飛行速度的加快，我們能飛到更遠(yuǎn)的地方并飛回來(lái)。在這個(gè)“定位飛行”的學(xué)習(xí)中，我們還要從多個(gè)方向觀察蜂箱和周邊情況，從而牢牢記住回家的路。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我就可以正式“上崗”去采集花粉、花蜜啦!
　　找到食物后，我們將飛回蜂巢，并以舞蹈的方式把采食地的方位和距離告訴同伴。這種舞蹈，是一邊振動(dòng)著尾部，一邊像寫(xiě)“8”字一樣移動(dòng)。同伴們可以通過(guò)我們的舞蹈，得知蜜源的方位和距離。
　　科學(xué)家利用雷達(dá)研究了我們的跳舞行為，結(jié)果顯示，“8”字舞的確告訴了同伴正確的方向，但所傳達(dá)的距離信息就不那么準(zhǔn)確了。嘿嘿，看來(lái)要想找到蜜源，還需要同伴們把嗅覺(jué)和視覺(jué)一起動(dòng)用起來(lái)呢!
　　1.每天早晨，蜜蜂家族會(huì)派出一些小蜜蜂到外面尋找花蜜，找到花蜜的小蜜蜂馬上飛回蜂巢，用跳舞的方式告訴同伴花蜜在什么地方。
　　2.蜜蜂判斷方向以太陽(yáng)為參考，即“8”字舞的中間位置。如果小蜜蜂的頭部向上，則表示蜜源在正對(duì)太陽(yáng)的位置；頭部向下，則表示蜜源在太陽(yáng)的反向位置；如果頭部偏向左側(cè)或右側(cè)，則表示蜜源偏離太陽(yáng)方向一定的角度。
　　3.蜜蜂跳“8”字舞時(shí)，尾部會(huì)不斷擺動(dòng)，擺動(dòng)的快慢，則表示蜜源距離的遠(yuǎn)近。
　　
　　神奇本能的秘密在這里——?jiǎng)游飩兊哪X部比較
　　
　　鮭魚(yú)和海龜?shù)幕貧w，蟾蜍向產(chǎn)卵池的移動(dòng)，鳥(niǎo)類(lèi)的遷徙等，都是在特定季節(jié)進(jìn)行的回歸行為。在這些行為中，大腦起到了什么作用呢?
　　腦部的感覺(jué)系統(tǒng)接收到視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)等感覺(jué)情報(bào)，將這些信號(hào)傳遞給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。此外，除了感覺(jué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)以外，動(dòng)物回歸還必須有個(gè)“產(chǎn)生動(dòng)機(jī)”的神經(jīng)回路。
　　比方說(shuō)，到了春天，白天開(kāi)始變長(zhǎng)，動(dòng)機(jī)形成系統(tǒng)開(kāi)始工作，感覺(jué)系統(tǒng)傳達(dá)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的信息流增加，回歸行動(dòng)就開(kāi)始實(shí)施了。
　　那么，感覺(jué)系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和動(dòng)機(jī)形成系統(tǒng)受大腦的哪些部位控制呢?
　　脊椎動(dòng)物的腦內(nèi)，位于中腦背部的視葉(哺乳類(lèi)為上丘，參見(jiàn)下頁(yè))制約著往特定方向移動(dòng)的定位行為。視葉的發(fā)達(dá)被認(rèn)為與本能性的回歸行為有關(guān)。用眼睛看到的視覺(jué)情報(bào)，通過(guò)視神經(jīng)進(jìn)入腦部后，抵達(dá)視葉。從耳部聽(tīng)來(lái)的聽(tīng)覺(jué)情報(bào)也抵達(dá)視葉。視葉的神經(jīng)元對(duì)這些情報(bào)進(jìn)行判斷，決定移動(dòng)的方向后，就向位于中腦腹部的游泳中樞和步行中樞發(fā)出命令。另外，哺乳類(lèi)視葉的大部分功能，隨著腦部進(jìn)化都由大腦負(fù)責(zé)了，而大多數(shù)的脊椎動(dòng)物由視丘下部進(jìn)行動(dòng)機(jī)形成。
　　
　　從背部看到的脊椎動(dòng)物的腦
　　
　　最低等的圓口綱類(lèi)動(dòng)物的視葉，要比大腦大許多。隨著魚(yú)類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)的進(jìn)化，大腦逐漸變大，進(jìn)化到了鳥(niǎo)類(lèi)，視葉就隱藏在大腦里了。另外，圓口綱類(lèi)也有回歸行為，因此我們了解到視葉對(duì)于本能性回歸極為重要。
　　
　　鳥(niǎo)類(lèi)的基本神經(jīng)回路
　　
　　光線等刺激通過(guò)感覺(jué)系統(tǒng)，傳遞給擁有計(jì)算季節(jié)和時(shí)間機(jī)能的內(nèi)分泌系統(tǒng)，將遷徙等行動(dòng)命令發(fā)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。
　　
　　人類(lèi)也有歸巢本能?
　　
　　人類(lèi)身體的特征是“直立行走”，直立使得又大又重的人腦得以支撐，但腦部的基本構(gòu)造并沒(méi)有變化。圖1是脊椎動(dòng)物腦部的基本構(gòu)造圖，其中的大腦進(jìn)化到人腦時(shí)就變得非常大，覆蓋了整個(gè)腦部。(圖2)雖然隨著進(jìn)化發(fā)生了變化，但視丘下部和視葉的關(guān)系并沒(méi)有改變。人腦中仍完全保留著本能行為的神經(jīng)回路。
　　
　　人類(lèi)也有的本能行為
　　
　　與大多數(shù)動(dòng)物一樣，人類(lèi)肚子餓了也會(huì)尋找食物，渴了也會(huì)喝水。這樣的行為，換而言之，就是覓食行為、飲水行為等，只不過(guò)我們平時(shí)都沒(méi)想過(guò)這些行為也是動(dòng)物性的。
　　人類(lèi)也好，其他脊椎動(dòng)物也好，制約這些行為的神經(jīng)回路的重要部分都是位于視丘下部的同一位置。因此，我們很難認(rèn)為人腦中有關(guān)回歸和歸巢的神經(jīng)回路已經(jīng)沒(méi)有了。
　　
　　到了傍晚就想回家，這點(diǎn)真不可思議
　　
　　
　　人腦中也保存著回歸和歸巢的神經(jīng)回路，那么它們是以怎樣的形式體現(xiàn)在行動(dòng)上的呢?到了傍晚，無(wú)論如何都想要回家，這也許就是歸巢本能的體現(xiàn)。另外，為了求學(xué)、工作、結(jié)婚等原因到了遠(yuǎn)處，經(jīng)常會(huì)懷念故鄉(xiāng)，想要回到故鄉(xiāng)，這也是回歸本能