每年，数十亿只鸣禽在欧洲和非洲之间迁徙数千英里，然后年复一年地再次重复同样的旅程，在它们第一次伟大旅程中选择的完全相同的地方筑巢。
非凡的导航精度这些小鸟独自飞越波涛汹涌的大海，穿越广阔的沙漠，穿越极端的天气和温度时所表现出的行为，一直是行为生物学的持久谜团之一。
我们知道，鸟类受到风的强烈冲击，以致它们明显偏离了迁徙路线，因此能够重新调整他们的路线如果他们已经执行了一次迁移。这表明鸟类的导航能力（其中一些是围绕指南针方向感建立的）包括一种从它们以前从未去过的世界各地找到回家路的机制。
现在，我们的新研究欧亚芦苇莺的研究人员发现，这种非凡的能力涉及到类似于我们人类坐标系统的“磁力地图”。令人惊讶的是，我们的研究发现这些鸟类能够了解它们以前从未去过的领地数千英里之外的地方的磁场——这表明一些鸟类可能拥有一个“全球 GPS 系统”，可以告诉它们如何从地球上的任何地方回家。
思维导图
众所周知，成年鸟类会形成某种导航地图来帮助它们迁徙。他们如何做到这一点仍然存在争议。提出了几个线索作为候鸟的指南——包括气味、次声，甚至重力的变化。
然而，一个收集证据表明地球磁场是解开这个谜团的最有可能的答案之一。有人提出，地球磁场的不同参数可以形成一个网格，鸟类遵循的南北线和东西线。
这是因为磁强度（磁场的强度）和磁倾角（磁力线与地球表面之间形成的角度，也称为“倾角”）都大致从北向南延伸。磁偏角（磁北极方向与地理北极方向之间的差异）提供了东西轴。
尽管很大程度上同意某些鸟类通过地球磁场导航，但科学家们还没有准确地弄清楚它们使用什么感觉装置来检测地球磁场，或者是否使用多个系统来检测磁场的不同参数。其他动物，如海龟，也可以感知磁场，但也存在同样的不确定性。
无论如何，如果鸟类知道磁场强度随着它们向北移动而增加，那么无论它们身在何处，它们都应该能够检测到它们在南北轴线上的位置。同样，如果他们经历的偏角值比他们之前经历过的任何值都大，他们应该知道他们在更东的地方。在此基础上，理论上他们可以计算自己在网格上的位置并纠正自己的方向。
这意味着鸟类本质上使用类似于笛卡尔坐标的系统进行导航，这是现代 GPS 导航的基础。如果这种坐标理论是准确的，那就意味着鸟类应该能够利用它们对磁场参数的了解，通过推断或扩展它们的导航规则来估计它们在地球上任何地方的位置。
然而，迄今为止，还没有明确的证据表明鸟类可以通过这种方式利用磁场。但我们的新研究迁徙的欧亚芦苇莺——或者尖头蜥– 是第一个证明他们实际上可以做到这一点的明确证据的人。
不真实的北方
为了证明坐标理论，我们使用了一种称为“虚拟位移”的技术。我们通过将鸟类放在一个称为“埃姆伦漏斗”的小笼子里来测试鸟类的定向行为。当鸟儿试图飞出笼子时，它会在它试图飞向的方向上留下划痕。
值得注意的是，我们发现这与它在野外试图迁移的方向相对应，我们从之前的实验。为了测试鸟类是否利用磁场来绘制起飞路线，我们将埃姆伦漏斗放入“亥姆霍兹线圈”中，该装置使我们能够改变鸟类附近磁场的性质。
在此过程中，我们创建了一个虚拟位移。这只鸟不会移动：它在被捕获的地点进行了测试，所有其他变量保持不变——除了磁场，我们改变了磁场以匹配远离其正常范围东北的位置。我们选择的位置要远远超出莺以前经历过的任何磁场。
只有当鸟类能够根据周围的磁场绘制它们的位置时，它们才会识别出它们的位移——事实上它们确实做到了，将它们的起飞方向转向现实世界中的“错误”方向，但在我们围绕它们的埃姆伦漏斗创建的磁世界中，它们的飞行方向是“正确”的。
即兴发挥
虽然这种提示可能与芦苇莺和其他迁徙鸣禽有关，但它绝不是鸟类使用的唯一导航系统。其他鸟类，包括海鸟和信鸽，已被证明可以需要嗅觉提示（气味和气味）来导航。现阶段，我们还不明白这些不同偏好背后的原因。
而且，虽然我们更接近了解鸟类如何利用磁线索导航的奥秘，但它们如何感知磁场仍然是一个谜。有人认为鸟类通过一种称为隐花色素的光敏分子或通过含有磁性氧化铁颗粒的感觉细胞来感知磁性值，但尚未提供这两种方法的明确证据。
然而，行为证据继续强调，地球磁场对于帮助一些鸟类每年进行史诗般的繁殖之旅至关重要，它提供了一个全球定位系统，可能只是为鸟类提供完整的世界导航地图。
理查德·霍兰德，自然科学学院动物行为学教授，班戈大学和德米特里·基什基涅夫，动物行为和行为神经科学讲师，基尔大学。
