2025-07-30 15:31:03

候鸟迷路的一个原因是出了这个世界|科学

  1958年9月的第一个星期,敏锐的观察者在不列颠群岛发现了数百只稀有鸟类。根据当时的一份报告,他们看到了旋律优美的莺,树鹨,最令人惊讶的是,红胸捕蝇鸟“大量涌入”。在从中欧飞往南亚越冬地的途中,很少有这些捕蝇鸟每年都会造访英国。那些最终来到英国的人被称为“流浪者”,因为他们远远超出了预期的范围。

  红胸捕蝇鸟的出现让当时的观鸟者和鸟类学家感到困惑,更不用说至少有30只红胸捕蝇鸟了,它们的迁徙路线在那个秋天如此遥远。分析最近风暴的天气图并不能解释这一现象。英国鸟类基金会(British Trust for Ornithology)的迁徙研究官员肯尼斯·威廉姆森(Kenneth Williamson)写道,考虑到天气“近乎完美地适合定向”,这种现象极其难以理解。

  65年后的今天,对鸟类导航的新研究让科学家们对可能发生的事情有了另一种预感。他们发现地球的天气并不是导致鸟类偏离航线的唯一因素——太空天气似乎会影响鸟类的内部GPS。太阳黑子、太阳耀斑和日冕物质抛射等形式的能量爆发正变得越来越频繁,可能会影响鸟类的导航方式。

  密歇根大学研究生埃里克·古尔森-卡斯蒂略(Eric Gulson-Castillo)领导了一项关于空间干扰对鸟类迁徙影响的研究,他说:“通过非常不同的数据来源和非常不同的方法,都有一个信号,表明这些外星现象对能够感知它们的生物有实时影响。”“我们自己不能直接感觉到它们,但鸟类可以。”

  “太空天气”和“地球天气”都描述了自然的、往往不可预测的现象,但它们的相似之处仅限于此。“地球天气”可以代表一系列的水、风、地球和太阳事件,而“太空天气”只是指来自太阳的能量流的变化,Gulson-Castillo解释说。

  这些太阳磁场的爆炸破坏了地球的地磁场,人类只能间接地感受到对我们技术系统的干扰。太阳风暴和其他太空天气造成的静电会使为GPS供电的卫星瘫痪,并破坏输电线。例如,1989年,一场地磁风暴导致魁北克停电9小时。

  地球的磁场是由地球外核熔化的铁的热能转化为电能和磁能形成的。这种不断变化的流体过程导致磁场略有变化,有时会产生奇怪的结果:每隔30万年左右,地球磁极的位置就会发生变化——北极变成南极,反之亦然。当太空天气进入这个方程时,它会暂时使地球磁场失常。

  尽管人类没有磁感,也就是感知磁场的能力,但许多动物都有,包括鲸鱼、海龟、鱼类和鸟类。几十年来,科学家们已经知道鸟类利用磁场来找到它们的方位,但研究人员并不了解当这些磁场意外受到干扰时会发生什么。利用大型数据集,今年早些时候发表的两项研究——一项发表在《科学报告》上,另一项发表在《美国国家科学院院刊》上——更清晰地描绘了鸟类对地磁干扰的反应。

  后一项研究的主要作者Gulson-Castillo将1995年至2018年的雷达数据与同一时期的地磁测量结果结合起来。用于天气探测的雷达波束也会在候鸟夜间大群飞行时被反射回来。通过间隔大约半小时的扫描分析,研究人员可以将鸟类的运动与其他信号隔离开来。与此同时,北美各地的观测站都在测量地球磁场,捕捉到任何由太空天气引起的地磁干扰。结合这两个数据来源,古尔森-卡斯蒂略和他的合著者可以测量由太空天气引起的短暂干扰对鸟类每晚迁徙的影响。

  研究人员发现,在高地磁干扰期间,鸟类迁徙数量显著减少——大约10%。他们认为,这一发现意味着,当地球磁场被太空天气显著改变时,鸟类对迁徙越来越犹豫。此外,在秋天选择迁徙的鸟类表现得很奇怪:与往常不同,它们选择不与风抗争,而是在风的推动下漂流。由于大部分鸟类会逆风飞行,研究人员推测逆风可能会使这些鸟类偏离航线——最终导致它们成为流浪者,被发现远远超出了它们的预期范围。

  在另一项发表在《科学报告》上的研究中,加州大学洛杉矶分校的生态学家摩根·廷利将鸟类迁徙与地磁干扰和太阳活动联系起来。在60年的时间里,鸟类绑带实验室的科学家们在美国和加拿大捕获并绑带了200万只鸟类,并记录了它们的种类和位置。利用这些记录,廷利通过将记录在案的鸟类位置与该季节该物种的预期范围并列,计算出每次捕获的流浪指数。他计算了太阳黑子的数量和地磁扰动的每日测量值,并在一只鸟被捕获前的三周内取平均值,以解释一只鸟偏离航线和被捕获之间的滞后期。

  廷利发现,在秋季迁徙期间,地磁干扰与流浪密切相关。有了这种相关性,本杰明·托内利——这项研究的第一作者和廷利的研究生——把注意力集中在英国发现的奇特鸟类上

  廷利说:“本回去研究了1958年9月之前的地磁历史,发现就在那次事件发生之前,地磁发生了一次大规模的激增,在那个地区特别强烈,很可能导致所有这些鸟类流浪。”

  在这两项研究中,改变地磁的破坏性影响在秋季迁移期间是最强的。在秋天而不是春天,更多的鸟类随风飘荡,地磁干扰与流浪有关。Gulson-Castillo说,这些影响的季节性可能不是巧合,而是反映了秋天更年轻、更不精明的移民人口。春天孵化的幼鸟将开始它们的第一次迁徙之旅,它们的内在方向感可能不像以前飞过这条路线的老鸟那样精确。尽管如此,科学家们还不清楚为什么这些年轻的鸟会把更多的东西留给风,或者小错误是如何加剧并导致一只流浪鸟的。

  加州大学欧文分校(University of California, Irvine)的生物物理学家托尔斯滕·里兹(Thorsten Ritz)没有参与这两项研究,他说,这两项研究提出了有关鸟类导航决策的问题。

  “如果你能坐下来采访这些鸟——‘你是如何做出决定的?’——然后你就知道了,”他说。“这些都是非常困难的研究,所以我们可能暂时不知道为什么鸟类会这样做——我们只能看到它们这样做。”

  这两项研究都提供了与对照实验室实验结果相矛盾的证据。在之前的一些研究中,研究人员得出结论,比自然地磁强1000倍的磁干扰对鸟类的内部方向没有影响。

  里兹说:“如果你现在观察大规模的行为,你会发现这种规模的场确实很重要,也许鸟类会受到它们的干扰,这是很有趣的。”

  但鸟类究竟是如何导航的这个问题很难回答,因为它涉及到想象自己拥有另一种生物的感官能力。Ritz说,在某种程度上,其他动物的现实本质对我们来说仍然是一个谜。

  “最终,我们真的不知道成为一只鸟是什么感觉。”

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