《鳥的感官》：候鳥大半夜遷徙，為何不會飛錯方向？

文：柏克海德（Tim Birkhead）

鳥類尋路的研究已有悠久的歷史，也曾引起激烈的辯論。在19世紀中期，關於鴿子等鳥類如何找到路回家有兩派說法。一派說鳥兒記得出去的路，但這個想法沒有證據。另一派則根據相當新的發現，地球像塊大磁鐵，而鳥兒則有第六感，能夠偵測到地球的磁場。小說家凡爾納很快地用上了這個點子，在《哈特拉斯船長歷險記》（1866年出版）中，主角「……受到磁力的影響……一直朝著北方前進。」1859年，俄羅斯動物學家馮米登朵夫提出鳥類（不是人類）會用磁覺導航，但19世紀晚期大多數的鳥類學家都不以為意，包括英國的紐頓。

1936年，另一位英國鳥類學家湯森寫道：「磁覺是否存在，目前尚無證據……此外，細查之下，這個概念更失去了吸引力，因為相關的現象似乎與目的不符。」同樣地，1944年，葛萊芬在一則評論中說：「在動物身上，從未看到對磁場的敏銳度，地球的磁場十分微弱，要能敏銳察覺到這樣的磁場更不可能，因為已知的生命組織都未含有強磁性的物質（例如金屬鐵氧化物……），這種物質本身就能在地球的磁場中發出可觀的機械力。」他的評論除了這段以外，其他的見解都相當深刻。

過了不久，在1950年代早期，德國鳥類學家克拉瑪開始用新的方法思考這個問題，發覺導航需要兩個步驟。被放開的時候，鳥兒得知道當下的位置，也得知道「家」的方向。人類也用同樣的方法認路：先看看地圖（我在哪裡），再用羅盤定位（家在哪個方向）。這就是所謂的克拉瑪「地圖和羅盤」模型。

羅盤可能有好幾個。我們最熟悉的就是磁羅盤，儀器上的磁針會對齊磁力線，也就是地球磁場的力線，指向北方。遷徙生物學家也找到了其他鳥兒用來導航的羅盤，包括日光羅盤（在白天遷徙的鳥專用）和恆星羅盤（夜間遷徙候鳥專用）。

1950年代，梅克爾和他的學生威爾茲柯在德國研究歐亞鴝的遷徙行為，首度證明鳥兒可能有磁羅盤。要觀察遷徙的過程顯然不容易，尤其像歐亞鴝會在夜間遷移。然而，在遷徙開始前研究人員抓了歐亞鴝，把牠們放在特製的「定向籠」裡，也就是恩倫漏斗的前身，這樣就能看到牠們往哪個方向跳或拍翅膀，行為完美反映出遷徙的方向。梅克爾和威爾茲柯利用歐亞鴝能從裡面看到夜空的定向籠，發現鳥兒用恆星當作羅盤，在秋季遷移時從德國出發，持續朝著西南方前進。然而，觀察一片漆黑中的知更鳥時，他們發現知更鳥並不會如他們預期的摸不著方向，仍會繼續朝著習慣的西南方跳躍。其中的含意非常值得注意：鳥兒在找到準確的方向時不一定要靠著恆星。一定還有其他的因素。

為了測試磁羅盤是不是「其他的因素」，他們把歐亞鴝放入環繞電磁線圈的定向籠中，研究人員可以改變磁場的方向。然後比較了顛倒磁場或轉為東西向時歐亞鴝跳躍的方向。正如所願，歐亞鴝的表現正像牠們能偵測到磁場，並跟著改變跳躍的方向。

後續對其他鳥種做的研究也出現了類似的結果，因此，即使之前大家都懷疑，但到了1980年代，大家都同意鳥類確實有磁覺，並能用磁覺從地球的磁場讀出方向。也就是說，這些鳥兒的確具備了磁羅盤。

值得注意的是，鳥類也有磁地圖，可以辨別自己的位置——就像全球定位系統，不過不是用衛星信號，而是用地球的磁場。這不是候鳥的專利：雞不是候鳥，但也有磁覺，哺乳類和蝴蝶也有，應該可以用來找路，只是距離不怎麼長。

磁覺為何一度看似不可能存在？一個原因是鳥類沒有顯然能用來偵測磁場的特定器官。對於視覺和聽覺，眼睛和耳朵顯然便是分別用來直接偵測環境中的光線和聲音。磁覺則不同，因為磁覺能穿過身體組織，和光線和聲音不一樣。意思是，鳥兒（或其他生物）能透過全身個別細胞內的化學反應來偵測磁場。

動物（包括鳥在內）如何偵測磁場，目前有三種主要的理論。第一種稱為「電磁感應」，可能出現在魚身上，但鳥和其他動物似乎缺乏這種機制需要的高度敏銳感受器。第二種牽涉到叫作磁鐵礦（一種氧化鐵）的磁性礦物，1970年代，科學家在某些細菌裡面找到這種物質，會讓細菌在磁場中排成一線。更進一步研究後，發現其他物種也有磁鐵礦的細微結晶，包括蜜蜂、魚和鳥。1980年代，鴿子的眼周和上喙的鼻孔裡都找到了磁鐵礦的微小結晶。我們也會看到，如果結晶正是導航的要素，出現在這些位置就大有可為了。第三種理論則說磁覺可能由化學反應傳達，相當耐人尋味。

在1970年代，有人發現某些類型的化學反應可以用磁場改變，但那時沒有人想到這種過程或許能幫候鳥找路。更值得注意的則是這些特殊的化學反應似乎由光線引起，美國的一群研究人員因此推測，鳥兒或許能「看見」地球的磁場。

這個想法不太像是真的，卻鼓勵了威爾茲柯和妻子蘿絲維塔著手調查。從其他人的研究，他們知道鴿子在自由飛翔時，如果用不透明的眼罩蓋住左眼，會比蓋住右眼更容易找到回家的路。而且要注意了，在多雲的天氣（看不見太陽的時候），這種右眼表現更佳的現象更加顯著。當然，這表示牠們不能用日光羅盤，但也指出或許牠們用的磁覺不知道跟右眼有什麼關聯。聽起來不太可能，但威爾茲柯夫婦也知道鳥的腦高度側化，鴿子的結果也符合左腦（我們在第一章看到，左腦從右眼接收視覺資訊）比較適合處理和返回原地以及導航有關的資訊。為了直接測試這個想法，威爾茲柯夫婦又去研究他們最愛的鳥，也就是歐亞鴝。