[新聞] 鴿子認路回家全靠低頻聲波

【台灣醒報記者莊瑞萌綜合報導】

鴿子經過長途飛行後，還是可以認路回家歸功於聲波！美國科學家花了超過十年時間觀察鴿子飛行與認路的結果後發現，鴿子會利用低聲波輔助形成地圖，
並辨別地球磁場的位置辨識回家路途，因此不管多遠、多陌生的地方，只要有聲波，鴿子都不怕迷路。

美國地質調查局科學家在康乃爾大學校園周遭共200個地點施放鴿子，14年實驗期間共施放四萬隻以上鴿子，接著從附近地點的聲波與鴿子正確的返途等資料進行分析，
發現鴿子能回家，主要是靠「低頻次聲波」（infrasound）的幫助，形成牠們自己的「聲音地圖」，讓鴿子不管飛得多遠，總是能順利找回返家的路徑。

科學家海斯川表示，「鴿子能認路回家的原因，就好像牠們擁有羅盤與地圖等工具，太陽與地球磁場位置是牠們的羅盤，音波就是地圖，讓鴿子能掌握與家的相對距離。」
稍早的研究指出，鳥類可聽到0.1 赫茲的聲音（人耳聽得到聲音則為20到2萬赫茲），而這聲音源自海底，地球上任何地方都存在這種聲音。

海斯川認為，鴿子不管被施放到哪裡，會先聆聽與家鄉一模一樣的聲音訊號，來幫助牠們找到飛行的方向，一旦這聲波遭到外界干擾，就會讓鴿子迷航，
包括1997年曾發生近六千隻賽鴿飛越英吉利海峽時，突然一陣亂飛。

1969年8月13日科學家也曾施放鴿子，結果當時只有在紐約州伊薩卡（Ithaca）附近一帶鴿子迷航找不到回家的路，對此，海斯川認為，這與當時氣候、地理環境有關，
例如當時「風切」或「逆溫」（Temperature inversion）都可能造成鴿子迷路。

稍早《實驗生物學》期刊曾指出，鴿子最長飛行紀錄為1800公里。
本次研究結果刊登在2013年一月份《實驗生物學》期刊。
圖說：鴿子靠著聲波指引，讓牠們不管離開多遠，還是能夠返回當初的地方。（photo by Jehanzeb Khan in Flickr）

鴿子歸巢的秘密

太陽弧徑假說解釋鴿子如何僅靠太陽決定方向。圖中鴿子於正午在鴿舍西南方的生疏地點釋放，牠將觀察當時的太陽位置，且假想出太陽運動的圓弧軌跡，
並立刻以插捕法決定當地中午太陽之高度與記憶中鴿舍地點中午太陽之高度作比較，如圖所示，釋放地點中午時太陽的高度，較鴿舍處中午時太陽的高度為高，
這就表示，他所處的位置為家的南邊；此外這隻鴿子還比較當地時間與其體內時間之差異，而決定釋放之東西位置，在這個例子中，假定鴿子體內時鐘告訴牠鴿舍時刻是正午，
然而，釋放點太陽的高度比平常中午太陽的高度低，所以這隻鴿子必須朝東飛。綜合以上兩種方位的判定，牠知道應朝東北飛才能返回鴿舍。

兩種太陽導航假說的鑑定：左半圖的兩隻鴿子皆已在實驗室中作慢六小時的體內鐘改變，並且都在正午離鴿舍南160公里處釋放。根據太陽弧徑假說的推想，
這隻鴿子的新體內時鐘告訴時刻為清晨六時，因而牠將認為當地太陽太高而朝西邊方向飛行（左上）。另一種假說即地圖羅盤假說，指出鴿子能從某種地圖得知
其與鴿舍原處的相對位置，而太陽僅指出東西南北的方向而已，因為當時太陽的真正位置是南方，所以將朝著被其誤認為北方的東邊飛去了。實驗結果支持後者假說。
同時在此實驗中控制組的正常鴿子則朝北邊鴿房位置安全返回。

康乃爾大學的科學家所作鴿子夜間飛行的實驗。在實驗中這些鴿子背部均繫有無線電發報器。鴿子釋放後以設在卡車內的無線電接收器追蹤其飛行方向。

磁場假說早在一個世紀前就被提出來了，但卻遭最近的實驗所非難。在這個實驗中實險組的鴿子背部繫一磁條，磁條的作用在偏折鴿子周圍的地球磁場方向，圖中顯示，
繫磁條的鴿子，天晴時飛行正常，但在陰天時選擇飛行方向的能力大受影響。對照組的鴿子背部繫以銅片，圖中顯示，不論陰晴，牠們飛行方向皆不受影響。
圖中的小黑圓表示實驗時以雙筒望遠鏡觀察鴿子在該方向消失的次數。虛線是鴿舍的正確方向。實驗後所得全部鴿子消失方向傾向的平均向量和則以黑色箭頭表示。
此向量之長短即表示鴿子選擇該方向飛行傾向的程度。

纏繞在鴿子頭頂及頸部的黑目合子線圈，通電後可在其頭部周圍導出感應磁場。線圈的電源由背部小型水銀電池供應，我們可改變電源線的連接而任意變換磁場方向，
並可控制線圈的電流量以調整磁力強度。

擊上黑目合子線圈的鴿子，當電流方向為反時針時，牠們幾乎都朝著鴿舍的正確方位飛行；當線圈上的電流為順時針流向時，這些鴿子在晴天下飛行方向仍屬正確，
但陰天時牠們幾乎朝著與鴿舍成180度角的反方向飛去。

地球磁場受太陽活動干擾時，會影響鴿子起程時的方向。橫座標表示磁場變動的程度，由緩和（小於2）到磁風暴（6以上）。1972年，康乃爾大學的鴿子相繼被帶往離鴿舍北方72公里處釋放，
發現隨著磁場變動的增加，鴿子的消逝方向逐漸偏向鴿舍（下圖）。觀察者在另一個試驗中，鴿子被攜往鴿舍西邊釋放，同樣的，牠們亦隨著磁場變動程度的增加，消失方向逐漸遠離鴿舍。

將鴿子兩眼載上毛玻璃鏡片，使牠們看不到幾碼外的東西。哥丁根大學的科學家們已經證實，繫上此種毛玻璃鏡片的鴿子仍能於釋放後選擇正確的飛行方向。

這是測定鴿子對偏光（polarized light）察覺能力的實驗，本實驗由克雷森在作者的實驗室裏完成。鴿子的身上連上電擊電極和心跳記錄器後，即將之固定於隔音室的坐墊上。
光線經過偏光鏡再穿過非去偏光投射屏，部分光線經過隔音室的小窗傳到鴿子的眼睛。實驗操作時，光線以不定時的間隔呈現，同時在某些試驗裏，我們每隔11秒後使偏光鏡旋轉，
但在另一些試驗裏則不作類似的轉動。在旋轉偏光鏡的試驗中，於光信號的盡頭立即施予一個電擊，反之，偏光鏡不旋轉時則不施予電擊。經過幾次試驗後，鴿子心跳速率將在偏光鏡
開始旋轉時迅速增加（如上圖之數據顯示），表示鴿子能察覺出偏光面的變化而預期電擊即將來臨。

設在釋放地的接收器用來作鴿子飛行的無線電追蹤，此種追蹤方式有時也在飛機上執行。圖中鴿子背部繫有調頻發報器以及小型水銀電池，牠的背後還拖有6公尺長的天線。
由追蹤實驗的數據顯示，鴿子在釋放地釋放後，不可能朝一定點做直線飛行，而是經常改變牠們的方向。上圖小圓圈表示8隻鴿子於釋放後以雙筒望遠鏡所見消失於天際的方向。
大圓圈則是以無線電擴大範圍追蹤的情形。圖中實線箭頭表示8隻鴿子消失方向的向量和，虛線則表示鴿舍的正確方向。通常以望遠鏡追蹤之範圍是2～3公里左右，
但是以無線電偵察時則可擴大至13公里以上。