第六感、動物磁感應研究的前世今生（二）

最新 09-01

【參看上一期：第六感、動物磁感應研究的前世今生 (一)】

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歌名：To Be By Your Side；

歌手：Nick Cave

來源：Winged Migration （French:Le Peuple Migrateur, directed by Jacques Cluzaud, Michel Debats and Jacques Perrin， 2001）

動物磁感應現象

地球與物種演化

地球從誕生的第一天開始，磁場和重力場就亘古長存。在地球上起源，演化而來的諸多物種，無論原核生物、還是真核生物，無論單細胞生物、還是多細胞生物，可以說整個物種起源和演化過程都是在這兩個場的作用力下發生的。其實，我一直在思考這樣一個問題：這兩種力（磁力，重力）或者這兩個場（磁場，重力場）到底是在多大程度上影響著地球上的生命？它們到底是在多大程度上積極地影響著生物的生長發育乃至存活，還是默默地在背後起著某種不為人知的作用？換句話說，它們是Stays in the background? Or, plays in the foreground?

每當這時，我總是想起了星球大戰（Star War）裡邊的那句著名的台詞（見下圖）：

圖一：磁場與重力，Stays in the background? Or, plays in the foreground? （圖片修改自星球大戰的宣傳海報）

生物和環境一直在互作中，我們以各種各樣的方式來感知我們周圍的世界，並對各種各樣的物理刺激，化學刺激都能作出明確的反應，比如說溫度感知讓我們知道冷熱、光線感知讓我們有了視覺、聲音的感知讓我們有了聽覺、壓力感知讓我們有了觸覺、對各種化學物質的感知讓我們有了味覺和嗅覺等等。然而，我們，如同其他所有的物種，生活在同一個地球，對於地球磁場和重力場，是否也能感知並作出反應？如果可以，生物是如何感知重力場和磁場？這是一個基本的生物學問題，也是一個基本的物理學的問題，然而，迄今為止，人們並沒有找到答案。

生物對場的感知

和我們熟悉的其他感覺系統不一樣，重力場和磁場的感知從某種程度上來說，是生物對一個看不見摸不著的「場」的感知。比如說，對於重力，我們更多知道的是生物對重力的被動的反應，如在失重的宇航員可能出現的骨質疏鬆，如蘋果落地。然而，感知則區分於這種被動的反應，簡單來說，蘋果落地，這是蘋果對重力的被動的反應，而不是因為蘋果感覺到了重力的存在，而做出主動地跳下去的反應。

對磁感應來說，雖然生物對磁場的感知（簡稱磁感應）的機理還存在爭議，但生物對磁場的反應，或者對磁場的利用，則要相對明確一些，比如說遷徙的動物利用磁場信息來導航。

從生物導航的角度來看，動物能夠利用磁場的信息主要來自三個方面：（1）地磁場的極性即矢量方向，它為動物提供方向信息（Directional information）；（2）地磁場的強度（Intensity）和（3）磁傾角（Inclination），後兩者為動物提供位置信息（Positional information）。地球磁場的上述三個信息，被不同的動物利用，從而構建動物能夠感知的磁地圖（Magnetic Map）。動物利用這些信息，或者用於導航，從而實現遷徙和歸巢；又或用於築巢和休息時選擇最佳的朝向和體位。

圖二：生物導航依賴的地球磁場信息：磁場的的方向以實線箭頭顯示（磁南極為藍色，磁北極為紅色）；磁場大小以箭頭的長短顯示，磁傾角標註為字母「I」。

對磁感應原理的科學探索則始於生物尤其是動物對磁場的主動的反應的觀察，也即磁感應現象的研究。相比於其他感知科學（Sensory Biology），磁感應的研究嚴重地滯後，其中可能有很多的歷史原因和客觀的因素，但有一個原因是顯而易見的：人類（至少我們當中的大部分），對磁場沒有一個明確的感知，這自然也影響了我們對動物是否能感知磁場的一些判斷，也阻礙了一些實驗方法體系的建立。這可能有點像「子非魚，焉知魚之樂」的尷尬？

動物磁感應現象

如前所述，從歷史上來看，學術界對動物磁感應的認知主要依賴於動物對磁場的反應，也即觀察動物在磁場下的行為學的改變而開始的。如同我們人類，有喜歡「詩和遠方」的，自然也有不少宅男腐女，動物界中情況也類似。簡單來說，動物的磁感應現象可以歸納為兩大類：（1）磁場導航（magnetic navigation），包括遷徙（migration）和歸巢行為（homing）；（2）磁場排列（magnetic alignment），也即身體方向或者巢穴取向依據磁場而定等等。只是後者經常被忽略或者證據模糊。

動物遷徙和歸巢行為，因為壯觀，所以顯而易見。在我們生活的地球上，許多的動物都在循環往複周而復始地沿著相對固定的路線或者方向有規律地長途跋涉，謂之「遷徙」。關於遷徙題材的紀錄片或者紀實電影，我強烈推薦兩個系列的：

1，Great Migrations （https://en.wikipedia.org/wiki/Great_Migrations）