附：赛鸽定位与导航之谜(上)

　　方向感

　　信鸽在它们的颅腔内和脊柱内有磁铁矿，磁铁矿是有磁性的铁矿石。说到磁铁，你立刻想到指南针（罗盘）。磁性的罗盘大约是第一个导航的仪器，航海人过去使用它测定他们的航道。

　　在兵役期间内，我们的生存训练行军只有地形图、罗盘和睡袋。罗盘和地形图是我们必须测定我们的坐标以便我们能从A地点行军到B地点。那么我们的鸽子的任务是什么？正是这个！释飞的地点有定好的坐标，而鸽舍也有已定的坐标。

　　这两地点之间的直线即我们说的距离。一旦释飞，鸽子必须判断哪个是返舍的正确方向。当它找到正确的路线，它必须持续在路线上不偏离。鸽子先是辨认方向，接着导航飞行。

　　我们可形容导航如不断地调整航程方向以待在理想的航线。很多测试显示，鸽子于返巢时利用地球磁场。然而没有人知道，在每一地点沿着它们的航线，它们是如何和在什么程度上处理它们的坐标。坐标，以人的术语是某地点到XY标轴的确切距离（想象的参考线称X-AXIS横坐标轴，而垂直的称为Y-AXIS纵坐标轴）。地理的坐标定位于赤道和两极的位置，它们以东经或西经几度和几分与北纬或南纬几度几分表示。

　　设想我们的鸽子利用同样的坐标去定位它们自己是骤下断语。事实上，借着地球磁场和它们的生物罗盘，鸽子有能力感知它们的确定地点、它们的坐标。不知怎地，它们必定有校正的感受器以记录嵌入地壳内的磁力线。地球的磁场有非常复杂的模式，它由液态地球核心和在地核上层磁铁矿的多变浓度诱导。电线也可以诱发磁场。由于所有这些个别的磁力结果从来不是完全相同，在地球上每个位置有它自己特定的磁性图记。

　　磁场量以泰斯拉（T）表示，是磁力的单位。因为这单位极大，我们用兆高斯为单位，或毫微泰斯拉（1T=10^9nT）（译注：nT是毫微泰斯拉）。由于磁力有方向和感知力，就像任何其它的力，从水平参考平面的角度偏差以度表示。从赤道朝向两极逐渐增加偏离。磁向量值在大小和方向于时间上是可变的。这些变数是由地球的液态核心之内的活动、地球的水脉（想像卜棒，利用探测水脉或矿脉之杖找到地下之水或矿石（沙）的技术）及极冠交替的融化与冰冻所造成的。同时向量值被喷射气流、雷击和太阳爆发导入大气的离子所影响。

　　这磁场的整个组态已经由科学家明确描述（绘出地图）。比利时皇家气象研究所古德史帝凯博士在他的著书《对信鸽比赛潜在气象和地球物理效应导论》中提到对老式路线的磁性地图有不同的意见。

　　他提出水平的磁场密度向北减少，从22500毫微泰斯拉到17500毫微泰斯拉，而垂直的磁场密度向北增加，从38000毫微泰斯拉到42500毫微泰斯拉。这两个个别的分量诱导全球的磁场增加，到北方从44400到47600毫微泰斯拉。

　　倾斜角度也向北增加，从60度到75度。在我们的传统（老式）飞行路线，全球磁场密度南到北增加计约1公里3毫微泰斯拉，及西到东约1公里0.2毫微泰斯拉。风洞测试证明，鸽子处理对磁场的起伏感应到10毫微泰斯拉。由于全球的磁场密度南到北增加约1公里3毫微泰斯拉，具有10毫微泰斯拉灵敏度的鸽子能准确定位它的位置仅在向北或向南的方向超过3公里（10:3），在西东轴准确会只有约50公里（10:0.2）。

　　凭经验的试验证明，开始的航程定方位的确受到磁力影响。把以小电池为动力的电磁圈装在一些无经验的鸽子颈部，其具有磁场0.5和1.4高斯（磁场强度单位）之间在它们的颈部附近上下波动。从距离20和80公里之间释飞鸽子，用雷达萤幕监看鸽子选择的路线。

　　当在晴朗天气释飞它们时，研究员惊讶地看到鸽子保持未受在它们的颈部附近增加的磁场之干扰。在这些情况下，无论路线定方位是南或北，不影响。后来他们的结论是鸽子也利用太阳的位置导航。

　　然而研究员发现如果在多云遮日的天气在朝南的路线释飞鸽子，在它们颈后的电磁圈被极化向南，鸽子飞向正确方向。因此在向北飞行期间电磁圈的南极会是在鸽喙边。当它们的电磁圈极性被反转（即错反转在电磁圈两端之电池两极），鸽子出发从预期的方向定位偏离180度。当同一鸽群从相反的方向释飞显示相同的结果。但在晴朗的天气下鸽子会完美地导航。

　　在乌云密布下，只有这个时候鸽子它们的电磁圈极化向北，在它们的前方正常地飞行。而另一方面反转极化的鸽子在目前情况下迷失方位。在电磁圈内感应磁极性在不同的角度与需要的飞行方向得到类似的测试结果。

　　唯一的差异至多会是在开始的定位偏差，鸽子起飞的角度朝向电磁圈的磁场。这些测试证实，倘若是多云遮布的天气，鸽子使用地球磁场作为指南针。他们也证实，定位会被在鸽子头部周围诱导的外来电磁场干扰。以实际的磁铁测试，也提出有相同的结果。

　　太阳罗盘、生理时钟

　　我们已经提过有磁铁在头部附近的鸽子于晴朗的或阴霾的天气下放飞时，决不会或几乎不会偏离飞行航线。在飞行期间的经验和测试显示，在多云遮蔽的天气之下鸽子很快地迷失正确方向。

　　明显的结论是：倘若太阳是可见的，鸽子使用它的位置来定方位；假使没有阳光，它们用全球磁场定方位。古斯塔拉默实验分析证实此。他可以被称为所谓太阳罗盘理论之父。他在意大利阿布鲁奇山收集幼原鸽时发生意外丧生。他想要判断是否原鸽更快、更慢或者就像信鸽与都市的鸽子一样地快。关于这问题，后来研究测试证明，原鸽和都市的鸽子（其基本上是信鸽变成野鸽）的归巢本能比起那些信鸽欠发达，它们的分速是比较低及迷途数比较高。这证实了过去的设想。

　　不过，克拉默如何得到鸽子使用太阳的位置作为罗盘的结论？若干鸽子饲养在封闭的笼子，没有阳光。依照测试进行提供人工光线，假如日出是早上6点，研究员会在早上12点打开灯，然后在午夜关灯。这样持续4-6天，让鸽子适应光线系统。依这样，鸽子的白昼被转移6小时。既然地球每24小时绕太阳公转一次，6小时意谓90度转向，12小时则是180度转向，18小时为270度转向，及9小时将对应于一个135度转向。当顺时针6小时转移日出，似乎大部分测试的鸽子以逆时针方向90度起飞。只有少数鸽子立即正确地定方位与太阳日未受改变的测试鸽达成平均速度。在类似的测试，把钟拨慢6小时（或快18小时），我们看到相似的结果，但是在目前情况下有90度顺时针方向开始的偏差。大部分测试的鸽子，它们的生理时钟转移12小时以相反方向起飞，即与参照鸽相比较之下是在180度的角度。

　　既然全部的测试飞行是向北的，生理时钟被转移顺时针6小时的鸽子则飞向西边。那些转移逆时针方向6小时的鸽子朝向东，末了生理时钟转移12小时的鸽子飞向南方。以其他参照方向重做测试，结论仍然相同。在实际的放入提鸽笼和放飞之前，给予这些测试鸽半天时间绕飞，则释飞时偏离会比较小。它们似乎以某种方法慢慢地调整它们的生理时钟。这系列的测试证明鸽子确实有生理时钟。然而它们的时间感是相当主观的，还有测试也清楚地证明鸽子无疑地利用它们的生理时钟判断它们的位置。

　　导航

　　我们必须思考导航为补充手段或定方位的下一步。假如我们定义定方位为在释飞地点和鸽舍之间成直线的航线距离，我们必须定义导航作为飞行中的鸽子的航程连续不断或定期的调整。

　　放飞后5和10秒之间鸽子通常往一个方向一群起飞。鸽子大致以曲折移动冲飞入空中。风和可能的障碍比如云使得鸽子稍微偏离航道。在每一群中少数的鸽子明确地飞向预期的路线，这些鸽子为鸽群确定初始的航线。

　　它们也是即时地开始调整它们的航线的唯一鸽子，即开始导航——可能会是优胜鸽。在这些鸽子根据它们的坐标导航影响之下逐渐地鸽群开始散开，而另一方面其他少数的鸽子盲目地跟随。若干时间后鸽群分开，一则由于高速度，而再则因为个别的鸽子始终微调它们的航线，这调整、这导航是因它们的归巢本能所激发。

　　你几乎可以把信鸽比赛与驾驶帆船赛比较。无经验的船员因风和科里奥利效应而驶离航道。经验丰富的船员有同样的风情况也必须奋力于相同的科里奥利效应，但是他不断地维持调整他的航道。

　　无经验的船员不论怎样都低估了这些影响。事实上，无经验的船员驾驶的速度与经验丰富的船员一样，不过经验丰富的船员最先到达的最重要的要素是借操作帆船的航道控制避免偏离。当鸽子以群飞时，它们是互相交叉飞行而不是一直线，反而是嬉戏的，但是同时留意地观察天空，为的是判断它们的鸽舍方向。看来好像前面的鸽子不断地调整它们的航线即它们正操作自己的航线（导航）。

　　我们知道天鹅以V字形群飞行，并在鹅群内轮流接受较不费力的位置（即飞在后面的鸟可从在前面的鸟之滑流得到额外一些提升力）。以V字形飞行的鹅群被发现比其他的鹅有较高的脑活动。留下没回答的问题是：什么器官、什么机制产生（几乎的）连续的导航？科学家于此议题上依然不知。

　　曾提出一些假设，比如所谓的“地图-罗盘定方位”。它是奠基于一种高空摄影的地形地图。在这广泛的阐述上，给我的印象是有一个细节似乎是没有人注意脑部功能。有时看来好像鸟类学家对鸽子大脑没有特别感兴趣。如果科学家愿意更仔细地研究鸽子的大脑功能，他们可能发现更多关于鸽子导航的确实性质，仅细想信鸽的大脑比那些任何其他品种的鸽子之大脑大5%。