海龟如何找到他们的方式

T.迭戈加西亚上空的天空渐渐变暗，空气变得温暖起来。当接近满月的月亮到达最高点时，一只绿色的海龟爬上了沙滩。这只海洋巨人有一米多宽，从鼻子到尾巴几乎一样长。她的甲壳上有绿色和黑色的斑点，被海水弄得光滑。

乌龟在海上滑过海上，但在陆地上尴尬，蓬蓬的动作唤起了一个需要更多曲柄的抽搐玩具。在从水线洗涤合适的距离后，龟开始挖掘一个浅洞，使用她的手臂和腿像黑桃一样扔鹅卵石和沙子穿过空气。几乎疲惫不堪，她终于开始放松，因为她释放了几十个平乒乓球大小的鸡蛋进入地面。

这可能是多年来她第一次把flipper放在陆地上。除了孵化和爬进海浪的那一刻，海龟一生都在海洋中度过。只有当雌海龟回到孵化它们的海滩产卵时，它们才会离开水面——只是短暂的几小时，然后又滑回大海。它们可能会在交配季节产下几窝蛋，然后出发去觅食。它们在那里待上几年，以海草为食以恢复能量，然后返回出生地的海滩，在近海交配，开始新的循环。

乌龟诞生于一套指令，至少大部分时间，安全地将它们送入开放的海洋。

在母亲的全部职责中进行了全面，这只乌龟已经完成了一个仪式，这些仪式在迭戈加西亚在印度洋的Chagos群岛的足迹环礁上脱颖而出。绿海龟已经使用环礁作为孵化器数百或数千世代，或者也许更长。每个一代人分散和返回;正是这些现在濒危爬行动物的地方，他们要到达那里的路线以及他们如何导航，是一个谜。

因此，2017年10月的月亮夜晚来自美国军事设施的迭戈加西亚的志愿者帮助了妮可Esteban.是Swansea大学的海洋生物学家和海龟保护人员，将GPS发射器固定在龟壳的顶部，同时她为她奠定了鸡蛋。志愿者绰号眯着龟的宁静，并在她的背上看着她的电脑悄悄回到了波浪中并消失了。

三个月后，宁静号沿着塞舌尔群岛一个名叫法夸尔环礁的小岛到达了觅食水域。它位于迪戈加西亚以西约4000公里处，但GPS信号追踪到一条迂回的路线，蜿蜒穿过6000多公里的公海。如果她走的是一条更直接的路，她可以在不到一个月的时间里完成整个旅程。

这也是一种不寻常的旅行。通常，当生物学家在小岛上的嵌套海滩上追踪乌龟，大多数都在沿海领土上发动，划过开阔的海洋，直到击中大陆架，然后向左或向右转动。但是宁静的最终在Flyspeck岛上结束了，她的许多其他人的Cohort-Esteban的团队在五年后，共有35只海龟才遵循诉讼。

“这些乌龟迁移到非常非常小的岛屿目标，一些不超过几百米的广场，”迪肯大学的生物学家亚历克斯塔尔说，他也参与了该研究。一些人在索马里和莫桑比克的海岸线上旅行超过5000公里，但其他人沿着海岸拉起来，在塞舌尔群岛的其他地方加入宁静;其他人还北向马尔代夫群岛。

等。公海重新定位和海龟在长距离迁移期间发现岛屿的挑战当代生物学30（2020）。“style =“宽度：733px”>

他们的目的地强调了海龟迁移的非凡性质。它足够惊人的是，海龟可以在数千英里的公开海洋中导航，没有可辨别的地标，并在正确的地方结束。更令人惊讶的是，当正确的地方是一块沙子，只有蓝色，直到各个方向的地平线。

这一壮举让查尔斯·达尔文感到困惑。他写道：“即使我们赋予动物指南针的方位感，但没有证据证明这一点。”，“举例来说，我们如何解释海龟们以前在一年中只有一个季节聚集在阿森松岛的海岸上，找到通往大西洋中部那片土地的路呢？”

由于达尔文在1873年写下那些单词以来，科学家们试图了解乌龟如何使这些令人敬畏的旅程。在GPS技术的发明之前，穿过全球的水手依赖于复杂的机械仪器和准确的计时器的组合。关于乌龟如何完成同样的任务，唯一的工具仍然是他们在自己的大脑和尸体中休息的唯一工具 - 但生物学家在了解海龟如何找到自己的方式。

一世n在落下迭戈加西亚的海滩后的第一个月，宁静已经登录了近4000公里。她仍然在马达加斯加的开阔海洋，北部和一点。Rattray尚不知道它，但是当他转换电脑时检查她的进步时，他将在几乎恰恰恰恰在最终目的地的经度下找到宁静Farquhar环礁。只有一个问题：她处于错误的纬度。

乌龟在大约200公里下错过了她的目标。这就像从纽约市走到洛杉矶，但在墨西哥的蒂华纳意外蜿蜒着。但而不是右转和北方游泳，她一直在向西，进一步走向西方，远离她的目标。

那么她是如何回到课程的？

无论你是海龟还是船长，找到环绕地球的路线都需要两个工具：地图和指南针。地图告诉你相对于其他位置的位置：例如，你从哪里出发，或者你想去哪里。指南针有助于保持你在一条合理的直线上移动。

“有各种各样的方法来设置和维持标题，”海洋生物学家说俄勒冈大学的普曼，谁在海龟和鲑鱼中研究导航。有良好的视力的动物可以基于阳光的极化来定位，因为一些鸟类被认为是做的，或者基于夜空中的星星的位置，如粪便甲虫。如果动物可以将他们的愿景嫁给内部时钟，那么他们可以使用太阳的位置作为指南针，整天都会占天空的运动。它认为，随着呼叫的，是一个时间补偿的太阳指南针是迁移帝王蝶器使用来维持他们的标题的工具之一。

其他动物可能基于持续的风吹的方向或穿过海洋的方向。事实上，当Loggerhead海龟在佛罗里达海滩上孵化时，他们知道直接游泳进入迎面而来的海浪，这一战略将它们存入到海湾流中，一部分叫做北大西洋潜水景观的大型电流。这些电流从东部海岸延伸到南欧和北非，环绕着一个被称为Sargasso海的地区。通过留在景观中，脆弱的年轻海龟仍然可以相对安全。

1989年，一家气象博乐州帮助北卡罗来纳大学的生物学家Ken Lohmann，在Chapel Hill，确认孵化队用波浪作为指导。那一年，飓风雨果暂时引起了朝向开阔的海洋的波浪而不是朝向佛罗里达的大西洋海岸。当Lohmann将新孵化的乌龟丢到这些条件下，他们游到了波浪中，就像他们的天生编程指示他们 - 而且由于他们的天生编程，而且它们就会出错。

但是，如果海龟在一个平静无风的夜晚孵化，没有波浪指引方向，那该怎么办呢？洛曼把孵化出来的海龟带到实验室去寻找答案。在完全黑暗的环境中，没有其他线索指引它们，它们游向东北方，在它们的自然环境中，东北方本可以安全地将它们送入墨西哥湾流。当他在坦克周围感应了一个人工磁场，海龟们继续朝着他们认为是东北方向游。事实上，由于洛曼的磁误导，它们正朝着相反的方向游。结果证实它们确实利用了地球磁场。

汇集在一起​​，Lohmann的实验揭示了海龟，至少有两种策略来查找预先编程到他们的大脑中：波浪和地球的磁场的运动。

她可能只是花了一段时间才意识到自己走错了地方。

迭戈加西亚附近的洋流当然与佛罗里达海岸的洋流不同。在迭戈加西亚出生的海龟被送到南赤道洋流中，这是一个更大的系统，称为印度洋环流的一部分。地球磁场的参数也不同。但基本原理是一样的:海龟出生时就有一整套指令，至少在大多数情况下，这些指令会将它们安全地送到开阔的海洋中。

“Offshore migration is really just the first part in a longer transoceanic migration,” says Lohmann, one that occupies the first five to eight years of a sea turtle’s life—a period sometimes called “the lost years,” spent in the open ocean, where sea turtles were once thought to lazily drift wherever the currents took them. But Lohmann realized that this strategy could be deadly.

如果佛罗里达州的乌龟被动地漂浮在北大西洋潜水景观，那么在他们穿过大西洋并接近伊比利亚半岛之后，他们就可以陷入了向英国流动的电流，海洋变得胆怯海龟。同样，在非洲的海岸上瞥了一眼，并回到美洲，流动相反方向的第二个电流继续北方赤道，远离其他人口。他们可能会在这样的旅程中生存，但可能永远不会参与将他们的遗传传承到下一代。

Lohmann怀疑比磁罗盘更复杂的东西让海龟保持安全的轨迹。他从佛罗里达州海滩舀出更多的孵化龟，并将它们带入他的实验室，以获得一系列新的磁性位移实验。

当他将乌龟暴露于人造磁场时，他们开始在葡萄牙海岸发现的磁场时，他们开始在南方游泳，这将减少他们在寒冷的北方水域结束的机会。当他调整领域以模仿非洲西部的开放海洋时，乌龟朝向西北部地区往往，同样使他们能够留在景观中。

“我们之前使用从未在海洋中的乌龟，”Lohmann强调。他们只孵化了几个小时，“我们只是把它们暴露在这些遥远的地方。”海龟不仅仅是用磁指南针，还借出磁性地图。

然而，尽管这些复杂的系统，但成年乌龟像宁静一样犯错误。“他们有这些惊人的导航壮举，但它们并不完美，”Rattray说。从马达加斯加北部的海洋，她将在近600公里的西方旅行，然后在显然意识到她跑车之前。

O.跟踪研究的NE局限性是他们可以为您提供龟的曲目，但他们永远不会告诉你乌龟的思考或选择的原因，因为我选择沿着那条特定的路线选择的原因，“当我要求他审查时，Lohmann说the courses taken by Serenity and the other turtles in Esteban’s study.

如果乌龟出生在纳塔尔海洋盆地的地图上，我问他，他们怎么能在课程上休息这么多公里？即使是少数乌龟也位于遥远的水域，但在伟大的Chagos银行，距离迭戈加西亚几公里，没有在类似于直接道路的任何东西游泳。

“乌龟有时可能会选择不去最直接的路线，”Lohmann提供。“沿途可能有觅食地区，他们可能希望绕过富含食物的地区。还有可能有捕食者在其中的区域。有时候有海洋原因，他们可能无法达到最直接的路线。“

埃斯特班的团队已经一个接一个地排除了大多数解释。风或洋流与海龟何时到达目的地，甚至何时改变方向没有关联。至于停下来觅食，拉特雷说，“它们迁徙的96%时间是在200米以下的水中度过的，所以肯定没有海草。它们不会偏离航线去觅食。”

更有可能的解释是，乌龟的继承的磁性图是简单的原油，即预期数十几个甚至数百公里的偏差。鉴于地球磁场的瑕疵，那种进化赋予它们相当粗糙的地图并不令人惊讶。

该领域由行星核心内的液化铁和镍的运动形成，一种称为磁性水电和地球物理学家仍在努力完全理解的现象。因为那些金属在稍微不稳定地旋转，所以由此产生的磁场也蜿蜒稍微不均匀。

尽管局部不均匀，地球磁场仍然大致可以预测。它的强度各不相同，靠近赤道的拉力较弱，靠近两极的拉力较强。它的倾角也会发生变化，也就是磁力线与行星表面相交的角度。在赤道附近，倾角很浅。在两极附近，它几乎是垂直的。

如果海龟对这些参数中的一个敏感 - 强度或倾斜 - 那么它们可以沿着大致南南轴源到他们的位置。由于海龟可以检测到两个特征，因此它们也可以在东西方轴上获得它们的位置。海龟使用的双坐标网格与纬度和经度完全相同，但它以类似的方式工作。“这似乎是预编程的，这是计算机随附的软件，”普兰说。“这是一种狂野的。”

B.因此，长期以来，宁静已经达到了阿尔达德拉环球，以其巨型陆地陆龟而闻名。“一个月，这只乌龟刚坐在奥尔达拉西部，基本上刚刚在圈子上走来，”Rattray回忆起来。“每天早上我都会进入我的办公室，喝咖啡，只看到乌龟走了。”他认为阿尔达德拉是她的目标，并且她有点麻烦与她自己的精确位置整理。

突然有一天，“宁静号”突然改变航向，开始沿着几乎是直线的路线直接向东边大约600公里的法夸尔环礁移动。在离开迭戈·加西亚近三个月后，她终于在新年前夜到达了目的地。

由于极其精确的卫星技术，很容易看到宁静在任何特定时刻的宁静。但由于乌龟自己依赖于围绕不规则且不断变化的磁性参数组成的心理地图，普兰怀疑它可能只是在她意识到她在错误的地方之前服用了她的一段时间。

海龟孵化，至少有两种策略，用于查找他们预先编程到他们的大脑中：波浪和地球的磁场的运动。

“我不能搞砸它，”Rattray说。他无法识别乌龟可能已经习惯推断需要课程更正的任何海洋或大气提示。“我们的证据表明，他们没有找到它们的目标精确度。他们努力寻找非常孤立的岛屿目标，“Esteban补充道。“但是他们最终会找到它们，即使他们在一千公里下发了他们。”

有一件事很清楚：从一开始，宁静和其他海龟都有一个特定的目的地。“常常绕过伟大的觅食地点，刚刚继续，”Esteban说。例如，没有特别的原因，宁静不可能花在阿尔达德拉的时间觅食，而不是持续到Farquhar环礁。Rattray怀疑海龟可能会回到他们在少年“失去年份”期间所识别的区域，作为少数捕食者和许多食物的良好栖息地。

拉特雷说:“这样做的真正可取之处是，他们总是设法知道自己在哪里，如何到达目的地。”“这加强了他们作为神奇航海者的声誉。”它还为保护海龟提供了宝贵的见解，目前几乎所有的海龟都面临灭绝的威胁。

“如果一个伐木人口灭绝，我们将无法通过从其他地方服用loggerhead龟蛋来拯救它们并搬迁他们，”Lohmann说。佛罗里达州的海龟，例如，孵化有北大西洋的具体导航指示。他们被搬迁到日本的海滩，他们的本能可以带领他们走向灾难。这意味着“这些人群中的每一个都是独一无二的，从保护角度来看，必须接近单独的实体，”他说。我们不想想到濒危物种，而不是想到濒危人口。

埃斯特班补充说，海龟还可以引导研究人员探索以前未知的关键栖息地。塞舌尔现在承诺留出30%的专属经济区用于海洋保护，她说，他们正在利用海龟追踪数据来确定最重要的保护地点。对海龟的保护还具有保护伞效应:它们所依赖的海草草地是幼鱼的重要避难所，因此有助于维持渔业，并在碳封存方面发挥重要作用。

同时，在宁静的壳体内部的GPS装置内部的电池很久以前就死了，她刚刚到达Farquhar环礁四个月后。没有人知道她现在在哪里，但是很好，她还在该地区，懒洋洋地咀嚼海草。在接下来的几年的某些时候，她将在往返迭戈加西亚的往返中得出结论，再次开始整个过程​​。是否承担同样蜿蜒的迁移，或者沿着更直的道路游泳，是任何人的猜测。

杰森G.高盛是一个科学记者，作者，播客和探险队队长，洛杉矶的远征领导者。他写了关于野生动物，生态和保护，包括各种各样的商店，包括《国家地理》《科学美国人》《纽约时报》《阿尔塔》和传记的。

领导图像：在Po'olenalena海滩，毛伊岛，夏威夷的绿海龟。信用：J. Philipp Krone.

本文最初发表于我们的海洋渠道2020年12月。