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產卵魚是如何導航回到它們出生的同一條溪流的?

蒙大拿大學弗萊特黑德湖生物站的研究助理教授梅根·麥克菲為我們解答:

鮭魚最能體現這種行為,它們結合了傳統的開闊水域導航和敏銳的嗅覺來尋找方向。鮭魚可以遷徙到海里覓食數年,然後再回到同一條溪流,有時甚至是同一段溪流中產卵,它們就在那裡出生。其他洄游物種可能使用類似的機制,但很少有物種能達到如此高的精確度。


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鮭魚如何返回正確的海岸線區域尚不完全清楚。似乎它們使用某種形式的“地圖和指南針”導航,基於關於位置和行進方向的資訊。這些資訊很可能來自一系列環境線索,包括日長、太陽的位置以及天空角度產生的偏振光、地球磁場以及水的鹽度和溫度梯度。無論具體機制如何,隨著產卵期的臨近,鮭魚似乎具有一種遺傳傾向,將自己定位到其出生水域排放的海岸線區域。

我們更詳細地瞭解了它們在找到河口後的導航方式。當鮭魚到達淡水時,它們主要依靠嗅覺來引導到正確的支流。從 1950 年代開始的一系列實驗表明,幼鮭在進入幼鮭期(當它們開始向下遊遷徙到大海時)時,對當地獨特的化學氣味變得特別敏感。幼鮭在這個高度敏感時期體驗到的氣味會被儲存在大腦中,並在多年後成魚試圖返回家鄉溪流時成為重要的方向尋找線索。

在一項早期實驗中,在一條溪流中飼養並在幼鮭階段轉移到孵化場的鮭魚返回了孵化場,這證明了印記在該魚類生命轉變期的關鍵作用。最近的研究表明,幼鮭可能會經歷幾個印記期,包括孵化期間和從礫石巢穴中出來時。

這種多階段的想法是有道理的,因為許多野生鮭魚在淡水中度過一年以上的時間,並且在變成幼鮭之前已經在複雜的環境中移動了相當遠的距離。相比之下,孵化場鮭魚對更簡單的環境留下印記,這可能有助於解釋為什麼它們比野生魚類更容易迷路(返回“錯誤”的溪流)。

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大眾科學雜誌 第299卷 第6期本文最初以“請教專家”為標題發表於《大眾科學雜誌》 第299卷 第6期(),第122頁
doi:10.1038/scientificamerican1208-122
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