红海龟（Caretta caretta）是非常忠诚的海洋爬行动物。即使它们要进行横跨约8000英里的大洋迁徙，它们也会一如既往地回到相同的觅食和筑巢地点。海龟能够长途跋涉，是因为它们能记住一个区域的磁场特征，并将这些信息存储在它们的“心理地图”中。
然而，其背后的内部机制一直是个谜。新的实验室实验表明，当它们到达与食物相关的区域时，会做出“海龟舞”的动作，这揭示了它们如何利用磁场来记忆具有生态重要性的区域。研究结果详细刊登在2月12日《自然》杂志上。
定位感与指南针感
像海龟、鸟类和一些鱼类这样的迁徙物种，通常会结合两种感官来导航。它们可以利用地球磁场的强度来确定它们的位置——即定位感——以及它们要去哪里，或指南针感。
“定位感是一种位置感知。它类似于GPS系统，”该研究的合著者、德克萨斯农工大学的生物学家Kayla Goforth在接受《Popular Science》采访时说。“指南针感更侧重于方向，使它们能够保持一致的航向。”
它们似乎同时利用定位感和指南针感来创建关于觅食和筑巢地点的心理地图，并能长期储存这些信息。然而，两者背后的机制仍然有些神秘。
海龟舞
为了探究海龟是否能学会特定地点的磁场特征，Goforth和她的同事设置了两个直径约八到十英尺的大型水箱。在水箱中，通过大线圈模拟了与特定地理位置相关的磁场特征。随后，将来自北卡罗来纳州海滩的幼年海龟暂时放置在水箱中。海龟在两种磁场中花费的时间相等，但只在其中一个水箱中喂食。
当它们到达与觅食相关的区域时，海龟就开始“跳舞”以示期待。
“海龟舞是一种在圈养环境下表现出的觅食行为，非常可爱，”Goforth说。“它们会把头伸出水面，张着嘴，然后快速地划动它们的鳍，原地旋转。”
Goforth表示，它们之所以在圈养环境下做出这种行为，是因为它们的食物通常来自上方。而在野外，海龟主要是在海底向下觅食。
海龟对存在食物的区域的反应，有力地证明了它们能够学会区分不同的磁场。
“既然它们能够学习磁场，那么它们很可能将这些信息整合到磁场地图或更大的导航系统中，”Goforth说。“然后，它们可以利用这些信息返回到觅食地、筑巢地或其他具有生态重要性的区域。这就像我们记住了常去披萨店的位置一样。”
利用磁感知
该团队观察到，海龟可能依赖一种称为磁感知的机制，这让他们感到惊讶。磁感知被认为是一种尚未完全了解的化学反应，动物通过这种反应来辅助导航。
“复杂的化学反应可能为动物提供感知磁场的能力，并以最短的可能方向进行导航，”Goforth说。“检验这一假设的方法是，用所谓的射频场来照射它们，射频场被认为会干扰这些化学反应。”
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当团队在水箱中使用不同射频进行第二次实验时，他们观察到频率的变化如何影响海龟的内部指南针。海龟在游泳时无法正确导航。
“这表明它们的指南针感确实依赖于化学磁感知，但定位感则依赖于其他机制，”Goforth说。
据信，鸟类也以类似的方式依赖化学磁感知进行导航。这些导航工具可能存在于其他脊椎动物物种中，但仍需进一步研究。
“这项研究仍有大量工作要做，”Goforth说。“它涵盖了一些重要的问题，但还有很多研究需要我们去探索。”
