出品：科普中国
作者：张文华（中国科学院地质与地球物理研究所研究生）
监制：中国科普博览
导航已经成为我们生活中不可或缺的一部分，无论是使用手机地图还是汽车导航，我们都依赖这些技术来帮助我们找到方向。有些人甚至在离开导航后，就变得“路痴”。曾梦想仗剑走天涯，却发现手机忘在家……寸步难行！
与此形成鲜明对比的是，信鸽能够在离家1000多公里的地方依然能准确返回，究竟是什么让它们具备如此出色的导航能力？
信鸽是靠什么“导航”的？
信鸽是一种具有卓越导航能力的鸟类，能够前往遥远的地方飞行并准确返回。这种能力主要依赖于几种生物学特征和环境因素：
1. 对地磁场的感知：
信鸽出色的导航能力首先与其对地磁场的感知密切相关。
海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物能走南闯北，每年可旅行上千公里。美国学者发现，绿海龟对不同地理位置间的地磁场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。
研究表明，信鸽的两眼之间也有一块特殊凸起区域，能够感应地球的磁场。这块区域被称为“磁感受器”，通过它，鸽子可以感知地球磁场的方向和强度。把鸽子看作是电阻为1000欧的半导体，它飞行时，翅膀切割磁力线,因而在两翅之间产生感应电压。鸽子按不同方向飞行，切割磁力线方向不同，所以产生的感应电压大小不同，就可以辨别方向。
信鸽的方向感知器官
（图片来源：Wikipedia）
2. 视觉线索：
除了对地磁场的感知，信鸽还能够利用视觉线索进行导航。它们可以利用周围环境的特征，如山脉、河流和建筑物等，作为定位的参考点，这与人们通过道路的特殊标志记住路线的原理类似。另外，在晴朗的天气中，信鸽还可以通过观察太阳的位置来校正自己的飞行方向。与之类似地，人们在野外也可以通过观察太阳辨别自己行进的方向。
3. 生物钟的作用：
信鸽的生物钟也扮演着重要角色。鸽子的生物钟使它们能够感知时间的流逝，实际上就像是它们体内的一种“时钟”。这种“时钟”使信鸽能够根据太阳的移动来调整飞行路径。无论是夏天还是冬天，或者在不同的天气条件下，它们都能依靠这种能力准确地飞回自己的巢穴。
4. 对偏振光的感知：
信鸽还有一种“看光”的特殊本领——它们能看见偏振光，这是一种人眼看不见的光线。当阳光穿过大气层时，会与空气中的水分子和尘埃颗粒发生作用，导致光线的方向发生变化，这种变化后的光线就被称为偏振光。简单来说，偏振光就像是光线“按某个方向排列整齐”了。信鸽的眼睛可以识别这些“排列整齐”的光线方向，从而判断出太阳的位置，即使太阳被遮住了也没关系。
举个例子，当人站在沙滩上时，即使看不到大海，也能通过脚下的湿沙子知道海水就在附近。同样的道理，信鸽即使看不见太阳，也能通过偏振光感知到太阳的位置，从而保持正确的飞行方向。这种能力就像“内置的导航系统”，让它们不容易迷路，哪怕是天气不佳也能安全地回到家。
信鸽判别方向的方式
（图片来源：作者自制）
所有的鸽子都具有送信的本领吗？
虽然信鸽以其出色的导航能力而闻名，但并不是所有的鸽子都有送信的本领。信鸽是经过特殊培育和训练的品种，具备更强的方向感和归巢能力。普通的野鸽和其他鸽子可能无法达到同样的能力。
信鸽的选择和训练过程通常包括以下几个方面：一是品种选择：信鸽的品种选择是关键。优秀的信鸽通常具备较强的归巢能力、飞行耐力和良好的健康状况。因此，在繁育过程中，养殖者会选择那些具有优良基因的鸽子进行配对。二是训练过程：除了先天的个体差异，后天的训练也同样重要。训练通常从短距离开始，而后逐渐增加飞行距离，使鸽子适应不同的环境和条件。合理的训练能够让鸽子在极长的距离内准确找到回家的路。
为什么很多人离开导航就是路痴呢？
与信鸽的出色导航能力相比，许多人在没有导航的情况下却显得十分迷茫，缺乏方向感。这是因为我们的大脑导航系统不像信鸽那么厉害，而这种“路痴”现象其实和以下几个原因有关：
1. 大脑方向感不强；
人的大脑里有一群专门帮我们感知方向的神经元，叫方向细胞。它们负责处理空间方向信息，就像指南针一样能告诉我们东南西北的方位。但是，有些人的方向细胞可能不够灵敏，所以在陌生环境里容易迷路，分不清东西南北。简单来说，就是因为这些人天生对方向感比较“钝”。比如有些人开车时，哪怕只转了几次弯，就完全搞不清自己是朝哪个方向走了。这就是因为他们的方向细胞没能及时“校准”路线。
2. 空间感知能力差；
除了方向感，大脑里还有一类叫位置细胞的神经元，专门帮我们记住自己在空间里的位置。这些细胞就像一个内部的“定位系统”，帮我们知道自己现在在哪儿、从哪儿来、要到哪里去。但是，如果位置细胞的功能弱，哪怕是走过同一条路很多次，也可能觉得每次都像是第一次来，完全没有“熟悉感”，导致迷失方向。因此，这类人经常会在熟悉的地方迷路。比如有人去超市后，出来时经常找不到自己的车停在哪儿，就是因为位置细胞没能帮他在脑海里形成一个清晰的空间地图。
3. 视觉记忆能力差；
导航还和视觉记忆有关，视觉记忆是指个体对所见事物的记忆能力。许多人其实是靠“看地标”来认路的，比如看到熟悉的建筑物、路牌、树木，才能知道自己曾经走过这条路。如果一个人的视觉记忆能力差，那即使路过明显的地标，他也可能没注意到，或者很快忘了。因此，下次再走同一条路时，就会觉得一切都很陌生，像从没来过一样。
结语
信鸽凭借其独特的生物学特征和环境感知能力，能够在辽阔的空间中准确导航，返回家中。而人类则由于方向细胞、位置细胞及记忆能力等因素的影响。如果这些“大脑GPS”的功能不够好，迷路就变成了一件很常见的事。
了解这些差异不仅有助于我们更好地认识信鸽的导航机制，也能够为提高人类的方向感提供启示。通过对自身空间认知能力的锻炼，比如多看地图、记路标、尝试不用导航找路，我们或许也能在未来的生活中慢慢提升“导航本领”，减少“路痴”的发生。
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