北卡罗来纳州达勒姆——有些人的生死取决于手机的GPS。但是如果我们收不到信号或者电池没电了，我们就会在去杂货店的路上迷路。

然而，动物能够以惊人的准确度在遥远的地方找到自己的路。

以帝王蝶为例。每年，数以百万计的它们飞行2500英里，穿越北美东半部，到达相同的越冬地，利用地球磁场帮助它们到达墨西哥中部的一个小地区，这个地区和迪斯尼世界差不多大。

或者红鲑:从开阔的海洋开始，它们每年都会回家产卵。利用地磁线索，它们设法从数千种可能性中识别出自己的家乡，通常回到出生地几英尺内。

现在，新的研究为迁移动物如何到达它们需要去的地方提供了线索，即使它们失去了信号或它们的内部指南针把它们带错了路。杜克大学博士生杰西·格兰杰说，关键是:“如果他们和朋友一起旅行，他们可以更快更有效地到达那里。” 

当它们体内的罗盘坏了，像这些红鲑这样的迁徙动物不会停下来问路。但如果它们和同伴呆在一起，它们就会成功。图片来源:美国地质调查局的Jonny Armstrong

许多动物可以感知地球磁场，并将其作为指南针。格兰杰说，让科学家们困惑的是，磁感应并不是万无一失的。这些来自行星熔融内核的信号在表面是微妙的。太阳风暴和人造电磁噪声等现象可以破坏或淹没它们。

这就好像他们内心罗盘上的“针”有时会被扔出去，或者指向随机的方向，很难得到可靠的读数。一些动物是如何用如此嘈杂的感觉系统绘制路线并仍然正确的呢?

“这是一个让我夜不能寐的问题，”格兰杰说，她和她的导师，杜克大学生物学教授Sönke Johnsen一起完成了这项工作。

人们提出了多种假设来解释它们是如何做到这一点的。一些科学家说，也许迁徙的动物在一段时间内进行了多次平均测量，以获得更准确的信息。

或者，当他们接近旅程的终点时，他们可能会从参考他们的磁罗盘转向使用其他导航方式——比如嗅觉或地标——来缩小他们的目标。

在11月16日发表在《英国皇家学会学报B辑》(Proceedings of the Royal Society B)上的一篇论文中，杜克大学的研究小组想要将这些想法与第三种可能性进行比较:即使在它们的指南针读数不可靠的情况下，一些动物仍然能够通过相互依偎来找到路。

为了验证这一想法，他们创建了一个计算机模型来模拟虚拟的迁徙动物群体，并分析了不同的导航策略如何影响它们的表现。

模型中的动物开始了它们的旅程，分散在一个广阔的区域，沿途遇到其他动物。动物在前进道路上的每一步所选择的方向是两种相互竞争的冲动之间的一种平衡:团结在一起，与群体呆在一起，或者朝着特定的目的地前进，但在寻找方向时存在一定程度的误差。

科学家们发现，即使模拟动物在阅读磁场地图时开始犯更多的错误，那些和邻居在一起的动物仍然到达了目的地，而那些不在乎在一起的动物却没有到达目的地。

格兰杰说:“我们发现，动物在群体中比单独导航时更擅长导航。”

即使它们的磁罗盘使它们偏离了轨道，模型中超过70%的动物仍然能回家，只是通过加入其他动物并跟随它们的领导。其他的补偿方式没有达到预期效果，或者需要完美地指导他们完成同样的壮举。

但研究人员发现，当物种数量减少时，这种策略就失效了。研究小组表明，当动物数量减少到一定密度以下时，需要朋友来找路的动物更容易迷路。 

在20世纪50年代之前，每天都可以看到成千上万只肯普雷德利海龟在墨西哥的牧场纽沃附近筑巢。到20世纪80年代中期，筑巢的雌性数量下降到几百只。

格兰杰说:“如果种群密度开始下降，它们在迁徙路线上需要越来越长的时间才能找到其他同类。”

之前的研究也做出了类似的预测，但杜克大学团队的模型可以帮助未来的研究人员量化不同物种的影响。例如，在模型的一些运行中，他们发现如果假设种群数量下降了50%——类似于君主在过去十年的经历，以及上个世纪的一些鲑鱼——剩下的个体中会减少37%的个体到达目的地。

“在研究人口损失时，这可能是一个被低估的问题。”格兰杰说。

这项研究得到了空军科学研究办公室(FA9550-20-1-0399)和杰西·格兰杰国防科学与工程研究生奖学金的部分支持。

引文:“集体运动作为噪声导航及其人口损失脆弱性的解决方案，”杰西·格兰杰和Sönke约翰森。英国皇家学会学报B辑，2022年11月16日。DOI: 10.1098 / rspb.2022.1910

注：本文由院校官方新闻直译，仅供参考，不代表指南者留学态度观点。