不用喷气式飞机也能倒时差,长翅膀的照样会。至少有一种鸟会出现时差反应——在快速飞越大西洋的途中,它的生物钟与当地时间偏差超过一小时,导航误差由此暴露出来。
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“我们一直有点回避直接使用‘时差’这个词,因为人们会把它和生物钟偏移带来的健康影响联系起来,而不是生物钟偏移本身。但导致人类时差的,正是完全相同的过程。”牛津大学的帕特里克·卢因(Patrick Lewin)说,“它产生了生理和行为上的影响,鸟类把行为的时间搞错了。”
卢因表示,其他长距离飞行的动物很可能也存在这种钟表偏移意义上的时差,可能包括一些昆虫和蝙蝠,以及鸟类。
一种靠太阳导航的海鸟
马恩岛鹱(Manx shearwater)是一种小型海鸟,能飞极远的距离,利用一种叫动态翱翔的技术借助海面附近的风梯度。“它们进化出了这个生态位,是真正了不起的长途旅行者。”卢因说。
它们在英国和爱尔兰周边的岛屿上繁殖。在抚养雏鸟期间,亲鸟可能向西飞行超过1000公里,到达大西洋中部的富饶渔场。一旦获得食物,它们会沿相当直的路线飞回,只在绕开爱尔兰等陆块时改变方向。
它们如何完成这些导航壮举?有些鸟能感知地球磁场,但马恩岛鹱似乎不能。卢因的团队通过给鸟附着小型磁铁证实了这一点——磁铁本应干扰地磁导航,结果却没有影响。
相反,马恩岛鹱似乎依赖太阳罗盘:只要知道现在几点,就能通过调整相对太阳的朝向维持航向。从昆虫、鱼到海龟和鸟类,许多动物都被证明会这样做。如果用人工光照和黑暗重置它们的内部时钟,它们就会朝错误的方向飞。
“我们意识到,可能存在一种天然实验,鸟类自己在操纵自己的时钟。”卢因说。
举例来说,早上6点,一只想向东飞回巢穴的马恩岛鹱需要朝太阳的方向飞。到了正午,它需要与太阳成直角飞行,此时太阳在正南方。但如果一只鹱向东跨越15°经度,当地时间已是下午1点,而它的内部时钟仍登记为正午,太阳就不再位于正南方。这意味着,在没有其他线索的情况下,快速向东飞行的鸟在一天中应该会略微顺时针偏航。
近4000次觅食航迹里的偏差
其他研究者几十年来一直在给马恩岛鹱佩戴GPS追踪器,近4000次觅食之旅的路径因此为人所知。果然,卢因和同事分析这些飞行轨迹时发现,快速返程的鸟在看不见陆地时会倾向顺时针偏离。
团队考虑了其他可能的解释,从科里奥利效应到风。“最能预测鹱朝向观测变化的,始终是这个太阳罗盘效应。”卢因说。
这个效应很小。卢因说,飞行1000公里后,一只鸟只需多飞5公里就能到达其群落,对如此高效的长途飞行者来说,这大概可以忽略不计。他说,这或许能解释为什么马恩岛鹱没有进化出避免时差的某种机制。
“这项研究的好处在于,他们分析了大量轨迹,构成了检验不同模型的可靠数据。”悉尼麦考瑞大学的肯·郑(Ken Cheng)说。
郑表示,其他物种可能也会出现这种形式的时差,但鸟类的长途飞行通常在迁徙期间进行,而迁徙主要涉及南北向旅行,所以时差不会是大问题。
不过卢因说,在极地附近,跨越15°或更多经度所需的距离变得很短,许多动物可能受到影响,甚至可能包括在海冰上活动的北极熊或北极狐。
“近极地物种可能受到相当强烈的影响。”他说,“现在情况变得有点复杂,因为一年中有些时段存在24小时白昼和24小时黑暗,所以某些物种的昼夜节律总体上会瓦解。”
相关论文发表于《科学》(Science),DOI: 10.1126/science.adz2542。
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