下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
汗蜂（sweat bee）
是美洲热带地区的本土物种，这个相当不讨喜的名字据说源于它们喜欢舔食人类的汗液。那些更为人所熟知的蜜蜂通常在白天飞行，而汗蜂只在黄昏和黎明时分出没：它们是一种类晨昏型动物。雌蜂生活在雨林中，并在隐藏在林下灌木丛中的蛀空的小树枝上筑巢。当它们开始觅食探险时，必须在茂密的植被中择路前行（尽管它们也有可能从树冠顶部飞过，但目前还没有人能确认这一猜测是否属实），而根据它们收集的花粉判断，它们至少可以旅行300米远。
热带地区的天黑得很快，而雨林里面更是漆黑一片，因为树叶遮挡了大部分可见光。汗蜂的导航任务在白天已经够难的了，但是一旦太阳落山，光子的缺乏就使其“特别具有挑战性”。这已经是相当轻描淡写的说法了。
我前往瑞典南部的隆德大学与埃里克·沃兰特（Eric Warrant）会面，他的团队在这方面取得了非凡的成就。沃兰特是一个热情洋溢且精力充沛的澳大利亚人，他对昆虫视觉的了解不亚于该领域的专家。当他发现我和他一样喜欢六条腿的动物时，他显然很高兴。
在我们谈话的过程中，沃兰特解释说，你可以通过记录动物眼睛对不同强度的光点的反应来测试动物眼睛中单个感光细胞的灵敏度。当光线非常暗时，什么都不会发生，但是随着光线的亮度逐渐增强，感光细胞会开始“发射”微小的电信号。如今，人们已经使用这项技术证明一些动物可以探测到单个光子的光。
因此，我们值得停下来思考一下，这意味着什么。光子是自然界的基本粒子之一，但令人费解的是，它也像波一样传播。我们现在谈论的是一种极其微小、据说像点状物的东西，换句话说，它根本不占任何空间，也没有任何质量。然而，光子的传播速度非常快（以光速运动），并传递极少的一点能量（能量大小随波长而异）。
任何动物的眼睛都能探测到如此微小的能量包，这一事实令人震惊，但汗蜂独树一帜。汗蜂的感光细胞每秒钟仅能接收5个光子，但它能设法在丛林中找到回家的路。它的夜间导航技能让沃兰特为之震颤：
它们居然能穿越那错综复杂且恐怖的丛林，找到鲜花，然后毫不费力地找到回家的路，并以不可思议的准确度降落，这简直离谱，太离谱了。
汗蜂复眼非同寻常的灵敏度本身并不能解释它们如何在几乎完全黑暗的环境中如此成功地导航，还需要更多的东西。答案就在于它们大脑中的特殊细胞，这些细胞负责将来自它们眼睛的信号“叠加”起来。这使它们能够最大限度地利用来自周围世界的非常有限的信息流。和那些活跃于白天的蜂类相比，汗蜂的飞行速度较慢，这也为“叠加”进程提供了更多时间。沃兰特认为，汗蜂很可能充分利用了由森林树冠和夜空之间的对比所形成的非常朦胧的图案作为地标，指引它回到自己的巢穴（这一情况在一些生活在雨林中的蚂蚁身上已经被证实），尽管这一点还有待证实。
在离开巢穴时，汗蜂会进行一次“定向飞行”，而在此过程中，它会刻意返回，观察洞口和周围环境。沃兰特和他的同事在一只汗蜂飞离蜂巢之后挪动了它的巢穴，他们发现这只汗蜂又回到了蜂巢的原始位置，大概是受到了周围地标的指引。
为了验证这个猜想，在这只汗蜂离巢之前，他们在洞口处放置了一张白色卡片，而等它离开之后，再将卡片放在邻近的一个废弃蜂巢上。这只汗蜂一回来就被卡片骗了，钻进了错误的巢穴（并很快从中离开）。当科学家们将卡片放回原来的位置时，它才找到回家的路。显而易见，归巢过程不是基于气味。
人们通常小瞧了鱼类，不仅仅是因为人类栖居在鱼上方的空气中。在我们肤浅的凝视中，它们看上去冷冰冰、黏糊糊的，而且坦率地说，相当愚钝。要不然它们为什么会傻到去咬鱼钩或者游进网里呢？但在这一点上，就像我们的许多偏见一样，我们只是暴露了自己的无知。和陆地动物相比，人们在野外研究鱼类要困难得多，所以我们对鱼类的无知程度仍然十分严重，但有一点可以确定的是，它们并不是在随意地游来游去，各种不同类型的地标在它们的导航工具包中占据着突出的位置。
鱼类拥有各种各样的感官，其中一些对我们而言是相当陌生的。它们的侧线器官——身体两侧的一系列对压力敏感的小孔——对周围水里最轻微的移动也极其敏感。正是这一点赋予了鱼群同步改变方向的超常能力。
盲眼的墨西哥丽脂鲤（ Astyanax mexican ）利用自己在水中运动时所产生的压力波来探测周围物体的存在和位置。当这类鱼在黑暗中游动时，它们的侧线可以捕捉到周围物体所产生的独特反射，而且它们还能根据这些液态“地标”找到可通行的路线。
其他鱼类会利用视觉地标，例如印度攀鲈（Indian climbing perch）。这个物种要么生活在池塘里，要么生活在水流速度较快的小溪里。研究人员从这两种截然不同的栖息地选取了一些实验鱼，并训练它们穿过鱼缸里一连串狭窄的门道去寻找奖励。一开始，“溪流居民”的表现比它们的“静水表亲”要好，但是当在每个孔洞旁边都放置一株小植物时，结果完全相反：现在“池塘居民”表现得更好。
生活在水流速度较快的水里的鱼似乎很少注意到像植物这样的非永久性物体，因为它们很快就会被冲走，不能用作地标。然而，池塘里的鱼却能指望大多数东西都保持原地不动，所以它们学会了更密切地关注这些物体。
包括鳗鱼和鲨鱼在内的几个不同种类的鱼对电场非常敏感，并使用电荷作为地标。例如，弱电鱼拥有一种特化的器官，能够探测到延伸至周围水域的电场的变化。这是一种夜行性动物，生活在非洲的湖泊底部，而且就像印度攀鲈一样，它们可以学习使用该技术在标记有地标的障碍物上找孔洞。但是有一个很大的不同之处，即这一活动是在完全黑暗的环境中进行的。
甚至昆虫有时也会利用电荷信息来定位事物。
当你从包裹上剥下塑料包装时，它常常会附着在你手上并拒绝离开。当你触碰编织物时，尤其是当你从人造纤维地毯上走过时，也可能会感受到轻微的电击。这些奇怪的效应是由静电电荷的积聚而引起的，而且奇怪的是，它们在蜜蜂为花卉授粉这一至关重要的生态过程中发挥了重要作用。
熊蜂可以探测到花朵周围的静电场，甚至可以根据它们所产生的不同电场模式来区分花朵。花朵周围的电场会偏转熊蜂体表的感觉毛，使其接收到这些微弱的电信号。熊蜂会利用这些电荷信息来区分哪些花能提供大量花蜜，而哪些花则没有那么慷慨。
鸟类可以飞行很长的距离，所以它们面临的导航挑战要求特别高，而且它们确实有很好的视力，以及各种其他的导航工具。就像我们有时会使用GPS，有时会使用地图来找路一样，鸟类也会根据实际情况在这些导航工具之间来回切换。
事实证明，要弄清楚鸟类使用的不同机制所发挥的作用极其困难，而且还有很多不确定因素。这个例子反映了一个影响行为科学所有分支的更广泛的问题。对复杂动物的实验结果的解释很少是直截了当的。以人类的智力测试为例，如果一个幼童成绩很差，这是否必然意味着他不是很聪明？也许他当时很焦虑、心烦意乱，甚至感到无聊——抑或是这个测试设计得很糟糕。
尽管存在这些问题，但很明显，视觉识别是鸟类使用的导航工具包中的关键部分。尤其有一种鸟，堪称使用地标的“奇才”。
北美星鸦是非常聪明的鸦科家族中的一员，生活在北美洲西部的高山地区。最早描述它的人是威廉·克拉克（William Clark）——梅里韦瑟·刘易斯（Meriwether Lewis）的搭档，他们在19世纪初共同领导了从圣路易斯往返太平洋海岸的传奇的陆上探险远征，并绘制了沿途的地图。
北美星鸦在夏天的几个月里必须像松鼠一样储藏好松子，因为只有这样它才能在山区漫长又寒冷的冬季生存下来。它一点儿也不蠢，不会把所有松子都放在同一个地方：那太冒险了，因为其他动物（包括其他北美星鸦）逮着机会就会将松子偷走。当然，如果这只鸟找不到自己的藏匿点，它自己也会挨饿。
但是北美星鸦的食物藏匿行动的规模和复杂性极为惊人。它一次只能在散布于约260平方千米的土地上的某些地点藏几颗松子。有的松子可能会被埋在迎风的山坡上，有的会被埋在茂密的森林里，还有的会被埋在荒芜的山顶。一只北美星鸦可以在多达6000个不同的藏匿点埋藏超过3万颗松子。这种鸟需要在持续数月的时间里记住这些位置。它们的记忆力虽然不完美，但令人印象深刻，而且绝对足以让它们在恶劣的环境中生存下来。
北美星鸦的藏匿行为例证了一条重要的、与导航相关的普遍原则，即进化偏爱的是那些“足够好”而非完美的机制。大自然“选择”了那些能使生物体活得足够长以繁殖的特征。如果一个较简单的机制就能令人满意地满足这个基本要求，那么获取更复杂的机制就没有意义了，特别是当这样做的代价是拥有一个更大的大脑时。大脑是非常贪婪的能量消耗器官，这意味着需要更多食物来维持它的运转。拥有一个比你真正需要的尺寸更大的大脑是得不偿失的。
你可能会好奇气味是不是在北美星鸦令人惊诧的行为中发挥了一定作用，但事实似乎并非如此。相反，这种鸟会注意到每个藏匿点周围的小型地标，并且能够记住它们之间的几何关系。在野外，这些地标可能是石头或灌木丛，不过在实验室里进行测试时，这些鸟很乐意利用人造物品。当研究人员悄悄移动地标，同时保留它们形成的图案模式时，这些鸟通常会在它们移动后的新位置展开搜索。
但是这种鸟的寻宝系统似乎不止这些。最近的研究表明，鸟类更加依赖更大、更远的地标，因为这样的地标更容易从远处看到，而且（得益于它们的尺寸）也较少受到风和天气状况的影响。
目前还不清楚这些鸟在野外会注意到什么标记，但它们很可能会留意每个藏匿点周围环境中的突出特征，例如，树木或大石头，也可能会记下该地点的全景“快照”。因此，查找藏匿点的过程可能分为两个阶段。首先，这种鸟通过某种涉及大型景观元素的图像匹配过程来识别附近区域，然后它会锁定距离目标更近的较小物体，以帮助自己确定藏匿点的准确位置。
数千年来，人们一直利用鸽子非凡的归巢能力来快速传递信息，而且常常是远距离传送。军队至少从古罗马时代起就开始使用鸽子，仅在“二战”期间，各参战方就部署了数十万只鸽子。其中一些鸽子甚至因为在战火中忠实地传递信息而被授予英勇勋章。
传说罗斯柴尔德银行在1815年大赚了一笔，因为他们通过信鸽邮政提前于市场收到了滑铁卢战役的结果。这是一个很好的故事，尽管它显然毫无根据。不过，罗斯柴尔德家族确实开发并建立了一套使用鸽子的通信系统，一直运营到19世纪40年代。几年后，首批电报系统就投入使用了。
1870—1871年，普鲁士军队围攻巴黎时，鸽子得到了广泛使用。人们用热气球将鸽子带离这座城市，而当它们安全地离开敌人的包围圈时，热气球就会降落。接下来，这些鸽子会被喂食并休息，然后它们依靠自己的力量返回，为被围困的民众送去缩微影像信息。
因为鸽子很容易饲养，而且几乎随时都做好了长途飞行的准备（不同于大多数鸟类），所以它们长期以来一直被用来验证关于鸟类如何找到路的不同理论。近年来，电子追踪设备让研究人员能够非常详细地研究它们的归巢行为。不足为奇的是，鸽子发现地标非常有帮助，尽管它们也能遵循学来的“罗盘”路线。
年轻的信鸽会花很多时间来探索鸽舍周围的环境，在这一过程中，它们了解了当地景观的布局，通常是在相当广阔的区域内。如果它们发现自己身处某个从未去过的地区，那么以这种方式获得的“调查”信息对它们来说毫无用处，但是一旦它们回到熟悉的地域，它们就会锁定那些醒目的景观特征，如公路、铁路和河流，以帮助它们找到回家的路。在旅程的最后阶段，鸽子所遵循的路线已成为习惯，而且通常不是最直接的。但是我们不应该有优越感：它们的行为就像成千上万的人类通勤者一样，作为被习惯支配的生物，我们也常常做完全一样的事。
当鸽子飞过的风景发生些许变化时，它们似乎更容易学会走一条新的路线，尽管变化不是太大。正如该研究的主要发起者理查德·曼（Richard Mann）所说：
通过观察它们记住不同路线的速度，我们发现视觉地标起着关键作用。当风景过于平淡（如一片田野）或者过于繁忙（如森林或密集市区）时，鸽子会更难记住路线。最佳地点是介于这两者之间；相对开阔的区域，点缀着树篱、树木或建筑物。城乡接合部也很好。
和大众普遍认为的相反，蝙蝠并不是瞎子，而且很多蝙蝠拥有非常好的视力。一些迁徙性物种会旅行数千千米，因此辨认遥远地标的能力显然对它们来说至关重要。
几年前，以色列科学家将携带有GPS追踪器的果蝠从它们的洞穴带到约84千米外的一个位于沙漠中的火山口。一些蝙蝠被放飞在火山口底部，另一些则被放飞在火山口边缘的上空。虽然这个火山口的位置对它们而言都是陌生的，但大多数蝙蝠仍然设法找到了回家的路。
这两组蝙蝠在归巢这件事上取得了同样的成功，但它们在旅途开始时的表现截然不同。那些被放飞在火山口底部的蝙蝠一开始由于看不到周围的景观，很快就迷失了方向，先盘旋了一阵才向巢穴飞去，而另一些被放飞在火山口边缘上空的蝙蝠则直奔巢穴而去。这些蝙蝠似乎利用了大比例尺地标，例如远方的山脉，并通过参照它们来确定自己的位置，就像拿着地图和指南针的徒步旅行者一样。
在秋天，小小的黑顶白颊林莺（blackpoll warbler）从北美东北部向南迁徙，一路飞到加勒比海地区，有时甚至远至哥伦比亚和委内瑞拉。尽管船上的目击报告表明，这些候鸟会沿着一条将它们带到大西洋上空的路线飞行，但在很长一段时间里，人们都不清楚它们会在海上飞行多长时间。但是这个谜团现在已经揭晓。利用极小的追踪装置，科学家们最近揭示了它们可以从长岛不间歇地飞到伊斯帕尼奥拉岛或波多黎各——在开阔的大洋上飞行2770千米。
即使在为迁徙而做增肥准备期间，黑顶白颊林莺的体重通常也只有17克左右（大约相当于50片标准阿司匹林药片的重量）。虽然体重仅3~4克的红喉北蜂鸟（ruby-throated hummingbird）被认为在其非凡的迁徙之旅中飞越了墨西哥湾，但这段距离只有850千米。正如这项研究的发起者所言，黑顶白颊林莺不间断地跨洋飞行之旅是“地球上最非凡的迁徙壮举之一”。