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動(dòng)物如何導(dǎo)航
本書追溯了進(jìn)化史歷史,表明合作與共生在地球上不斷增加的生物復(fù)雜性中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。生命可能是從合作的有機(jī)分子的進(jìn)化開始的。共生的一個(gè)主要例子是生命早期將線粒體摻入真核細(xì)胞(通過稱為“內(nèi)共生”的過程),這為這些細(xì)胞提供了強(qiáng)大的新能源。
◎ 動(dòng)物們的“花式導(dǎo)航本能”,讓手握高科技的人類自嘆不如,會(huì)有隱形的地圖和羅盤指引著它們嗎?
◎ 一部動(dòng)物導(dǎo)航之謎探索史,動(dòng)物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、地理學(xué)、天文學(xué)、神經(jīng)學(xué)、心理學(xué)……眾多領(lǐng)域?qū)<业亩鄻咏庾x
◎ 深究大腦產(chǎn)生方向感的根源,串起一段導(dǎo)航技術(shù)發(fā)展歷史
序言
此時(shí)此刻,一只烏鴉從我的窗前飛過。它看上去很有目的性,仿佛要去完成一項(xiàng)只有它自己知道的任務(wù)。一只熊蜂正在有條不紊地拜訪花園里的鮮花。一只蝴蝶扇動(dòng)著翅膀迅速越過高墻,狂野地四處流連,停留片刻,接著又飛了起來。一只貓正沿著小徑走著,之后便鉆進(jìn)了灌木叢里,而在頭頂上方,一架滿載乘客的客機(jī)正準(zhǔn)備降落希思羅機(jī)場(chǎng)。 看看你周圍吧。無論在什么地方,動(dòng)物們,不管是大的小的、人類還是非人類,都在移動(dòng)。它們可能在尋找食物或者配偶,也可能在為躲避冬天的寒冷或夏天的炎熱而遷徙,抑或只是在回家的路上。一些動(dòng)物踏上了橫跨地球的旅程,而另一些動(dòng)物只是在自己的居所附近溜達(dá)。然而,無論你是一只從地球一端飛到另一端的北極燕鷗,還是一只叼著死蒼蠅沖回巢穴的沙漠螞蟻,你都必須能夠找到自己的路。顯而易見,這是一個(gè)生死攸關(guān)的問題。 當(dāng)黃蜂飛出去狩獵時(shí),它是如何再次找到自己巢穴的呢?蜣螂是如何沿直線滾糞球的呢?在繞著整個(gè)海洋轉(zhuǎn)了一圈之后,是什么奇特的感覺指引一只海龜回到它出生的海灘產(chǎn)卵的呢?當(dāng)一只鴿子被放飛在距離它的鴿舍數(shù)百千米之外的某個(gè)它從未到過的地方時(shí),它如何找到回家的路呢?還有世界上某些地區(qū)的原住民,他們?nèi)匀荒茉跊]有地圖或指南針的情況下(更別說GPS了)進(jìn)行漫長而艱難的海上或陸地旅行,這又是怎么做到的呢? 在這本書中,我想探討的第一個(gè)問題非常簡單,即動(dòng)物(包括人類)如何找到它們?nèi)ネ鞯氐穆?正如你將看到的那樣,答案本身很吸引人,但它們引發(fā)了更多的問題,涉及我們與周圍世界之間不斷變化的關(guān)系。人類正在拋棄我們?cè)?jīng)長期依賴的基本導(dǎo)航技能,F(xiàn)在我們可以毫不費(fèi)力且精準(zhǔn)地確定我們?cè)诘厍虮砻嫔系娜魏挝恢,甚至都不用思考——只需按一下按鈕即可。這很重要嗎?我們還不確定,但在最后幾章,我將探討那些事關(guān)重大的問題。它們真的很重要。 在開始之前,我想先簡單談一談日常生活中的一些導(dǎo)航挑戰(zhàn),這或許有助于我們做好準(zhǔn)備。所以,不妨思考一下,當(dāng)你抵達(dá)一座陌生城市時(shí),你是如何應(yīng)對(duì)的。 你的第一個(gè)導(dǎo)航任務(wù)是找到從飛機(jī)艙門通過入境檢查站到行李大廳的路。即便是這種室內(nèi)導(dǎo)航也會(huì)帶來困難,尤其是如果你的視力受損的話,但我們通?梢酝ㄟ^跟隨標(biāo)識(shí)來克服這些困難。一旦坐上出租車或公共汽車,你就可以放松下來,讓司機(jī)去做決定了。 到達(dá)酒店后,你必須先找到登記服務(wù)臺(tái),確定入住房間的位置——標(biāo)識(shí)將再次幫上大忙。早上,你可能會(huì)想去附近走走。你的帶有GPS功能的手機(jī)發(fā)出的迷人聲音可以為你提供準(zhǔn)確的方向,但那不是真正的導(dǎo)航,因?yàn)槟闶窃诒桓嬷鍪裁础?/span> 如果你是個(gè)思想獨(dú)立的人,傾向于自己找路,你大概會(huì)去找一張紙質(zhì)地圖。第一個(gè)真實(shí)挑戰(zhàn)就是在地圖上找到你的酒店,換句話說,確定你的位置。接下來,你需要找到你想?yún)⒂^的景點(diǎn),搞清楚如何抵達(dá)這些景點(diǎn)以及需要多長時(shí)間。這意味著你需要測(cè)量距離并估算自己的大概速度,而這就產(chǎn)生了測(cè)量時(shí)間的問題。雖然乍一看不明顯,但對(duì)導(dǎo)航而言,時(shí)間和空間一樣重要。 旅行計(jì)劃到此為止,F(xiàn)在你面臨著另一個(gè)問題,即離開酒店時(shí),是左轉(zhuǎn)還是右轉(zhuǎn)。因此,在出發(fā)之前,你還需要知道自己面對(duì)的是哪個(gè)方位。有多種方法可以解決這個(gè)關(guān)鍵問題。你可以參考手機(jī)內(nèi)置的指南針,也可以通過確認(rèn)你所在街道的名稱來確定自己的方位。此外,通過觀察影子來判斷太陽的位置或許對(duì)你也會(huì)有所幫助。接下來,一旦開始行走,你就需要通過對(duì)照地圖來查看地標(biāo)和街道名稱,以記錄自己的進(jìn)展。 隨著出門游覽次數(shù)的逐漸增多,你開始掌握這座城市的布局——每部分是如何與它的相鄰部分聯(lián)系的。這是一個(gè)記住地標(biāo)并在它們之間建立幾何關(guān)系的過程。眾所周知,有些人比其他人更擅長找路,但是如果你精通這種導(dǎo)航,你就會(huì)有信心在即便不看地圖的情況下也能進(jìn)行更長、更復(fù)雜的旅行,而且不再只是往返于酒店之間,可能會(huì)開始走那些連接城市不同區(qū)域的路線。此時(shí),你已經(jīng)獲得了這座城市的“認(rèn)知地圖”(mental map)。 但是你可能會(huì)采用一種非常不同的導(dǎo)航技術(shù)。不使用地圖,只是跟著自己的感覺走,直到發(fā)現(xiàn)自己感興趣的東西,與此同時(shí),要始終密切關(guān)注自己的前進(jìn)方向和距離,以便你能安全地找到回酒店的路。 這一過程和傳說中古希臘英雄忒修斯(Theseus)使用的方法類似。在進(jìn)入牛頭人彌諾陶洛斯的迷宮后,忒修斯解開了阿里阿德涅給他的線團(tuán),正是這個(gè)“線索”讓他能夠在殺死這頭怪物之后找到返回的路。在繁忙的現(xiàn)代都市,線團(tuán)并不是一種實(shí)用的導(dǎo)航工具,因此在實(shí)踐中,沒有地圖的導(dǎo)航依賴于仔細(xì)的觀察和記憶。 借助地圖和不借助地圖的導(dǎo)航之間的差別是至關(guān)重要的,這也適用于非人類動(dòng)物。地圖(無論是實(shí)體的還是存在于大腦之中的)提供了巨大的優(yōu)勢(shì),尤其能夠用來構(gòu)建節(jié)省寶貴時(shí)間和精力的捷徑,或者繞道而行以躲避危險(xiǎn)和障礙。一些動(dòng)物似乎確實(shí)會(huì)使用某種地圖(盡管它們顯然不是印刷在紙上的),但這一點(diǎn)很難證明,而探究這些地圖是如何發(fā)揮作用的就更難了。這些是科學(xué)家們?cè)谔剿鲃?dòng)物的導(dǎo)航能力時(shí)面臨的一些深層次的問題。 本書的結(jié)構(gòu)反映了無地圖導(dǎo)航和基于地圖的導(dǎo)航之間的差別。在第一部分,我將重點(diǎn)放在了動(dòng)物在沒有地圖的情況下是如何導(dǎo)航的;在第二部分,我討論了不同動(dòng)物使用各類地圖的可能性,以及它們的大腦中存在類似地圖的世界表征的證據(jù);在最后一部分,我思考了動(dòng)物導(dǎo)航科學(xué)對(duì)我們?nèi)祟惖囊饬x。 每一章之間都用一個(gè)小故事隔開,以介紹動(dòng)物導(dǎo)航的一些例子,通常是令人費(fèi)解的例子,正文里無法恰當(dāng)?shù)厝菁{這些例子。我希望,這些例子不僅能夠娛樂讀者,還能揭示目前仍有很多謎團(tuán)有待解開。 動(dòng)物導(dǎo)航是一個(gè)龐大而復(fù)雜的研究領(lǐng)域,在這樣一本簡短的書中,我只能強(qiáng)調(diào)其中的一些重要主題。本書遠(yuǎn)不是對(duì)這個(gè)主題的詳盡描述,因?yàn)樗轻槍?duì)普通讀者而不是專業(yè)讀者而寫,所以我盡量避免使用專業(yè)術(shù)語。 我寫的東西不僅反映了我的個(gè)人興趣,在一定程度上也反映了我和那些塑造了我的研究道路的科學(xué)家的接觸。我的注意力主要集中在描述動(dòng)物們做了什么以及如何做,而不是討論為什么。如果嘗試回答最后一個(gè)問題,將會(huì)產(chǎn)生足以再寫幾本書的素材。 最后,我必須談一談動(dòng)物福利。 在動(dòng)物導(dǎo)航領(lǐng)域(就像其他研究領(lǐng)域一樣),科學(xué)家們的工作受到嚴(yán)格的道德規(guī)范的約束,我采訪過的所有人都非常認(rèn)真地承擔(dān)了避免施加痛苦的責(zé)任。但是他們當(dāng)中的一些人仍然在進(jìn)行讓動(dòng)物受到傷害的實(shí)驗(yàn),而關(guān)于該主題的任何忽視他們工作結(jié)果的敘述不但是不完整的,而且極具誤導(dǎo)性。 我堅(jiān)信,我們應(yīng)該尊重我們的動(dòng)物伙伴,因此,我們必須避免輕率地把我們的需求置于它們的需求之前。我們?nèi)绾未_定哪些動(dòng)物實(shí)驗(yàn)是合理的,這是個(gè)難以回答的問題,但至少我們應(yīng)該盡自己所能,確保我們自己不去造成傷害。老實(shí)說,我一點(diǎn)也不確定我們對(duì)甲殼類和昆蟲等動(dòng)物的了解是否足以讓我們有信心在這方面做出判斷。 一些讀者可能會(huì)覺得在追求知識(shí)的過程中傷害動(dòng)物是絕對(duì)不合理的,在任何情況下都不合理。當(dāng)然,全面禁止對(duì)動(dòng)物進(jìn)行有害的實(shí)驗(yàn)在倫理上是站得住腳的,不過我懷疑我們當(dāng)中很少有人愿意承擔(dān)這樣做的后果,特別是當(dāng)涉及醫(yī)學(xué)研究的時(shí)候。但令人欣慰的是,近年來用于實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物的數(shù)量一直在減少(至少在英國是這樣)。 關(guān)于動(dòng)物科學(xué)研究的倫理問題存在很大爭(zhēng)議,而我當(dāng)然不會(huì)假裝自己知道所有答案,但對(duì)科學(xué)家提出比我們其他人更高的標(biāo)準(zhǔn)肯定是不對(duì)的。
大衛(wèi)·巴里(David Barrie)
英國作家、前外交官、藝術(shù)管理者、法律活動(dòng)家,英國皇家航海學(xué)會(huì)會(huì)員。他是著名作家、《彼得·潘》作者詹姆斯·馬修·巴里爵士的后人。作為航海愛好者,巴里19歲就完成了穿越北大西洋的航行。他先在牛津大學(xué)學(xué)習(xí)心理學(xué)和哲學(xué),后又進(jìn)行動(dòng)物行為科學(xué)研究。2014年,大衛(wèi)·巴里出版了第一本書《六分儀:星光指引的航行與繪制海洋地圖的人》,本書是他的第二部作品。
序言
第一部分 無地圖導(dǎo)航 1 斯特德曼先生和帝王蝶 2 吉姆·洛弗爾的魔毯 3 錯(cuò)綜復(fù)雜且恐怖的叢林 4 沙漠中的戰(zhàn)爭(zhēng)和螞蟻 5 跳舞的蜜蜂 6 航位推算 7 昆蟲界的賽馬 8 依靠天空的形狀辨別方向 9 鳥類如何找到真北? 10 仰望天空的蜣螂 11 巨大的孔雀蛾 12 鳥類可以聞出回家的路嗎? 13 聲音導(dǎo)航 14 地球的磁場(chǎng) 15 那么帝王蝶如何導(dǎo)航? 16 伽馬銀紋夜蛾 17 大雪山的黑暗領(lǐng)主 第二部分 圣杯 18 地圖和羅盤導(dǎo)航 19 鳥類能解決經(jīng)度問題嗎? 20 海龜?shù)膶?dǎo)航之謎 21 哥斯達(dá)黎加大抵達(dá) 22 黑暗中的光 23 巨大的磁場(chǎng)之謎 24 我們大腦中的海馬體 25 人類的導(dǎo)航大腦 第三部分 導(dǎo)航為什么重要? 26 地球的語言 27 結(jié)論 致謝 精選參考書目 索引 仰望天空的蜣螂
在法國南部閑逛了半小時(shí)的我被一只閃閃發(fā)亮的黑色蜣螂迷住了,當(dāng)時(shí)它正不知疲倦地試圖將糞球推上一個(gè)狹窄而陡峭的坡。一次又一次,每當(dāng)糞球快接近頂部時(shí),就會(huì)失去控制,因此它不得不回到下面重新開始,但最終它成功了,我簡直想為其鼓掌。
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