海龟是航海高手,地磁场是它们的天然GPS

对于春运的场景,想必大家历历在目。其实不光人类有春运,冷血动物海龟也常回家看看,但神奇的是它们虽然不像人类一样拥有高科技交通工具,它们依旧可以游过几千公里的大洋,找到它出生的那片海滩。

很久之前,科学家们就发现,这些海龟有着天然导航系统,它们依赖地球的地磁场导航,所以总是能找到回家的路。

地磁场作为一个地心轴向偶极磁场,其范围覆盖整个地球及近地空间。地磁场不仅能够阻挡来自宇宙空间的高能粒子辐射,还能够对地球生物生活的大气圈、水圈提供一个温和环境。

同时地磁场要素(地磁偏角、倾角和强度)能为许多生物在泳动、迁徙、觅食等过程提供定位导航信息。

目前已发现许多生物如细菌、软体动物、节肢动物及脊椎动物都能感知地磁场并利用它进行导航。

海龟就是成员之一。近日,科学家研究了被称为海洋中的马拉松选手的红海龟(loggerhead turtle)是如何做到远行几千英里找到其最初孵化地的。

海龟科是生活于海洋中的具角质盾片的大型龟类,四肢呈鳍状,擅长游泳,仅在繁殖期才返回陆地产卵。海龟科现存有 4 属 7 种,其分布遍及各个温暖海域。

分布于大西洋、太平洋和印度洋内温水海域蠵龟属的蠵龟,又称红海龟、赤海龟,体大,背甲长 1.5 米,最大可达 2 米,一般重约 100 千克,是该科最大成员,在海洋中却能每月遨游上万米,堪称动物王国的马拉松冠军。

红海龟在这地中海、西非、巴西等地沿岸以及美国东南海岸下蛋。幼龟破壳而出的 24 小时内会进入海洋,从此开始一段漫长的迁徙之旅。

它们跨大西洋顺时针环行,往返几千英里,直到雌海龟返回出生地开始新一轮繁衍。

科学家们早已知道海龟可以利用地球磁场的变化分辨南北方位,从而指引自己沿正确的纬度迁徙。然而,之前他们认为地磁场不能帮助海龟辨别东西方位,也就是识别经度。

要知道,人类 航海家花费几百年的时间才学会了在漫无边际的大海上辨别经度,但这个技能红海龟也是用的很溜的,科学家是低估了它们的能力。

北卡罗来纳大学的研究人员对 800 只红海龟进行了追踪研究,结果表明,海龟利用地球磁场为自己确定的地图可涵盖东西南北四个方位。

北卡罗来纳大学研究者 Putman 将刚刚在佛罗里达海岸孵化出来未下过海的小海龟,放入有铜线圈围绕的大水箱中。

线圈产生的磁场模拟了海龟在大西洋迁徙途经的两点。在模拟大西洋西海岸波多黎各的磁场中,小海龟游向东北,仿佛开始了迁徙的旅程。

而在模拟同纬度大西洋东海岸佛得角的磁场中,小海龟游向东南,那是从迁徙地回家的方向。

研究者认为红海龟结合地球磁场的方向和强度两种信息来确定路线图。海龟迁徙的途中每隔几百英里的两点之间地磁场特点不同,这就给了红海龟有用信息,帮助它们辨别经度。

有人可能要问,它们难道不会用眼睛辨别方向吗?其实你不知道红海龟在水面上是个深度近视患者, 这是长期海水环境进化导致的。

“龟王”——棱皮龟

除了红海龟还有一种叫做棱皮龟的“龟王”级人物也是航海高手。它们因能穿越世界上环境最恶劣的海洋——大西洋而著称。

曾有英国科学家研究发现,巨大的雌性棱皮龟能沿接近直线的路线游数千英里,往返于觅食地和繁殖地。

棱皮龟从中非出生地游往大西洋彼岸的南美洲时,它所走的路线几乎是两地间最短的,与之相比,即使最先进的巡航艇也自愧不如。

海龟是如何做到沿一条几乎笔直的路线游数千英里的呢?对生物学家来说,这一直是个谜。

不过科学家认为,它们是依靠视觉(通过恒星和太阳的位置进行判断)和对地球磁场的感觉,在浩瀚无边的海洋里航行的。

科学家用了 5 年的时间,利用安装在棱皮龟身上的卫星跟踪装置,对离开非洲孵化地,横渡大西洋去寻找食物的 25 只雌龟进行追踪研究。

他们发现这些海龟有 3 条迁徙路线,其中一条全长 4,699 英里(7,562.31 公里),棱皮龟从加蓬出发,沿一条接近直线的路线横渡大西洋,150 天后到达巴西和乌拉圭南部近海。

研究显示,它们从加蓬的出生地前往觅食地的路线有 3 条,不过每年采取每条路线的棱皮龟数量都有很大变化。

新生棱皮龟在孵化地周围水域游逛几周后,开始踏上征途,寻找水母和其他凝胶状食物丰富的觅食地,这一过程需要它们游数千英里。

几年后,长得很强壮的雌性棱皮龟会重新游回它们出生的海滩,用前肢在沙滩上掘个坑后,一次产下 150 枚卵,然后用沙子掩埋。

每个繁殖季(breedingyear)它们能产卵多达 10,00 枚。繁殖季过后,它们会头也不回地爬向大海,开始返回觅食地,再用几年时间积聚养分,为下次重返筑巢地产卵做准备。

过去 30 年,太平洋里的棱皮龟数量一直在迅速下降。返回墨西哥一个筑巢点产卵的棱皮龟,已经从 1982 年的 7 万只下降到 1999 年的 250 只。

目前还不清楚它们减少的原因。不过收集卵和捕猎要承担一部分责任。

在传统亚洲医学里,海龟蛋可入药,热带地区的人们把海龟蛋当做食物。拉丁美洲的人认为海龟蛋有壮阳作用。人们捕杀棱皮龟以获得肉食、它们的壳,或者将其炼制成油。

国际野生生物保护学会海洋巨物项目(OceanGiantsProgram)主管霍华德·罗森巴恩说:“要保护棱皮龟,首先需要对它们的重要筑巢海滩、觅食地区和重要公海区进行研究和保护"。

神秘海龟——玳瑁

海洋里还生活着一种神秘海龟——玳瑁龟。它们身披华丽的半透明甲壳,除了上岸繁殖产卵,绝大部分时间都生活在浩瀚的大海之中静静穿梭。

它在大海中的行踪隐秘,筑巢产卵的地方也都远离人烟,作为一种洄游迁徙的海龟,它一生会在几个环境完全不同的栖息地生活。到目前为止,人们对这一物种并不完全了解。

在玳瑁最大的繁殖地之一南太平洋所罗门群岛海域的阿纳汶群岛,有一群保护工作者,为了更好地保护玳瑁,正在通过给它们安装卫星追踪器来揭开玳瑁迁徙之谜。

摄影:Tim Calver

玳瑁龟目前的生存状况岌岌可危,已被被 IUCN 濒危物种红色名录列为极危(CR)。

从 19 世纪开始,贪心的人类用长矛残忍的将玳瑁龟大批杀死,把龟壳卖给外国人制作艺术品。

后来环境逐渐遭到人类破坏,玳瑁龟的栖息地也惨遭污染,人们想方设法找到它们的产卵地,将还未孵出的小海龟们偷走。现在玳瑁的数量锐减了 80%。

摄影:Tim Calver

人类也逐渐意识到了情况的严峻性,1995 年,在 TNC 的支持下,所罗门群岛建立了该国第一个最大的、由社区管理的海洋保护区阿纳汶海洋保护区(ACMCA)。所幸,在保护区工作人员的集体努力下,玳瑁海龟的数量正在回升。

摄影:Tim Calver

从 2012 年起,每年约有400-600 只玳瑁海龟迁徙上千公里回到它们出生的这片海滩筑巢。

这个数字比 20 年前建立保护区的时候已翻了两倍多,种群恢复的趋势十分令人鼓舞。10 多年来到阿纳汶筑巢海龟总数大约在2,000-4,000 只之间。

之所以保护区的研究人员会进行这项研究,终极目的是对玳瑁进行更好的保护。因为玳瑁行踪太过神秘,所以科学家选择在它们身上安装追踪器。

这是为了了解玳瑁来阿纳汶保护区时都呆在哪儿?它们是否一直呆在保护区内?还是会跑到保护区外围更远的海域游荡?

这只玳瑁叫 Dora,是第一批安装卫星追踪器的玳瑁之一。在回到大海后Dora快速地游向深海海域,3 天迁徙了 130 公里,一直游到新乔治亚,并且继续往东走。

摄影:Tim Calver

研究员发现还有好多其它玳瑁和 Dora 行程相近,一只叫 Mama Kawaki 的玳瑁,在被放归不久后就去先后去了阿纳汶的两处海滩产了卵,之后就头也不回地向大堡礁进发了!

摄影:Tim Calver

研究人员时刻盯着被装了追踪器的玳瑁们,然后惊奇的发现这些玳瑁都很恋家,它们绝大多数都来到大堡礁,活动范围紧紧地围绕着某个特定的岩石。

部分玳瑁迁徙路线图

与此同时,卫星数据又确认了现有的保护策略是有效的。玳瑁在阿纳汶海洋保护区和大堡礁受保护的觅食地间迁徙,因此它们一生中大多数时候都生活在相对安全的水域中。

在产卵地对玳瑁进行保护还远远不够,因为玳瑁属于洄游物种,它们每年都会迁徙数千英里,游过不同国家的海域,所以研究人员呼吁进行国际合作,保护玳瑁。

摄影:Bridget Besaw

保护的重点之一就是恢复生态环境,这就要阻止气候变暖。数据显示,所罗门群岛的海平面上涨的速度是全球平均水平的2 倍多,不断上涨的海平面不断地蚕食海龟的筑巢空间。

2016 年,这片区域有5 个礁岛已经被淹没,还有另外 6 个正在消失。这个数据令人心痛,假如有一天所有玳瑁产卵地都被淹没,要让它们去哪里产卵?