海龟找到了出路

无论您是海龟还是船长，要在地球上寻路都需要两种工具：地图和指南针。

迭戈加西亚（Diego Garcia）的天空越来越黑，空气变得温暖。当接近满月的最高点时，一只绿海龟将自己的方式划到沙滩上。这只海洋巨人的宽度超过一米，从鼻子到尾巴的长度几乎一样长。她的甲壳上散布着绿色和黑色的斑点，上面沾满了盐水。

龟在爬行动物中具有一定的优雅风度，但在陆地上笨拙，沉闷的动作唤起了需要更多曲柄的发条玩具。在从水线拖曳一段合适的距离后，乌龟开始挖出一个浅洞，她的手臂和腿像锹一样，将鹅卵石和沙子从空中扔出。几乎精疲力尽后，她终于放松下来，将数十枚乒乓球状的鸡蛋释放到了地面。

这可能是她多年来第一次在旱地上放脚蹼。除了它们孵化并爬入海浪后的瞬间，海龟在海洋中度过了整个生命。只有雌性返回孵化处所在的海滩上的卵时，它们才离开水面-短暂停留数小时，然后滑回海中。他们可能在交配季节产下几枚卵，然后出发前往觅食地区。他们在那里呆了几年，通过品尝海草来恢复精力，然后回到自己的原始海滩，在近海交配，重新开始新的周期。

完全履行了母亲的职责后，这只乌龟完成了一项仪式，在印度洋查戈斯群岛的脚印状环礁迭戈加西亚环礁上演了无数次。绿海龟将环礁作为孵化器已有数百或数千代之久，甚至更长。每一代人分散并返回；这些濒临灭绝的爬行动物的去向，走到那里的路线以及它们的航行方式，都是一个谜。

如此一来，在2017年10月的月夜，来自迭戈加西亚（Diego Garcia）美国军事设施的志愿者帮助斯旺西大学的海洋生物学家兼海龟保护主义者妮可·埃斯特万（Nicole Esteban）将GPS发射器固定在了龟壳的顶部她下了蛋。志愿者给这只乌龟命名为Serenity，看着她和她背上的电脑悄悄回到海浪中消失了。

三个月后，Serenity在塞舌尔群岛的一个名为Farquhar Atoll的小岛上到达觅食的水域。它在迭戈加西亚（Diego Garcia）以西约四千公里处，但是GPS信号追踪了一条蜿蜒的路线，该路线绕过了六千多公里的远洋。如果她走了一条更直接的路，她可以在不到一个月的时间内完成整个旅程。

这些现在濒临灭绝的爬行动物的确切位置，走到那里的路线以及它们的航行方式都是一个谜。

从其他方面来看，这也是一次不寻常的旅程。通常，当生物学家从小岛上的嵌套海滩追踪海龟时，大多数人会飞到沿海地区，划过公海直到撞到大陆架，然后左转或右转。但是Serenity最终落在了一个有斑点的小岛上，她的许多同伙（埃斯特班的团队在五年内给总共35只海龟加了标签）跟进了诉讼。

“其中许多乌龟都迁移到非常小的岛上目标，有些不超过几百平方米。”迪金大学生物学家亚历克斯·拉特雷（Alex Rattray）说，他也参与了这项研究。少数人确实向西行驶了5000多公里，到达索马里和莫桑比克的海岸线，但另一些人则沿海岸而行，在塞舌尔群岛的其他地方加入了Serenity。还有一些人向北游到马尔代夫群岛。

他们的目的地突显了海龟迁徙的非凡性质。令人惊讶的是，海龟可以在数千英里的开阔海洋中航行，没有明显的地标，并且可以在正确的地方蜿蜒而行。更加令人惊讶的是，正确的地方是一点点沙土，只有蓝色，直到各个方向的地平线。

这是使查尔斯·达尔文困惑的壮举。 ＆＃34;即使我们向动物提供了没有任何证据的指南针点的感觉，＆＃34;他写道，例如，我们怎么才能解释仅在一年中的一个季节以前在众神聚集的海龟，这些海龟仅在一年中的一个季节就在升天岛的海岸上找到了通往这片斑点的道路。在大大西洋中部。＆＃34;

自从达尔文（Darwin）在1873年写下这些话以来，科学家一直试图了解乌龟如何进行这些令人敬畏的旅程。在GPS技术发明之前，穿越全球的水手们依赖于复杂的机械仪器和精确的时计。关于海龟如何完成相同的任务，这是唯一可利用的工具，它们只能存在于自己的大脑和身体中，目前还不得而知。但是生物学家在理解海龟如何找到自己的方式方面已经走了很长一段路。

在Chagos群岛的嵌套海滩上追踪了35只绿海龟迁徙的动画旅行轨迹。 Hays等/《现代生物学》

从迭戈加西亚（Diego Garcia）的海滩滑落后的第一个月，宁静（Serenity）记录了将近四千公里。她仍在马达加斯加北部和东部稍远的公海中。 Rattray还不知道，但是当他打开计算机检查她的进度时，他会发现Serenity几乎恰好是她在Farquhar Atoll的最终目的地的经度。只有一个问题：她的纬度是否错误。

这只乌龟已经错过了她的目标约200公里。这就像从纽约市步行到洛杉矶，而无意间在墨西哥的蒂华纳走了起来。但是她没有向右转并向北游​​泳，而是一直向西走，离目标越来越远。

无论您是海龟还是船长，要在地球上寻路都需要两种工具：地图和指南针。地图会告诉您相对于其他位置的位置：例如，您开始的位置或您想去的位置。指南针可帮助您保持合理的直线运动。

有各种设​​置和维护标题的方法，海洋生物学家内森·普特曼（Nathan Putman）说，他研究海龟和鲑鱼的航行。视力好的动物可以像某些鸟类一样，基于太阳光的偏振来定向，也可以像在夜空中的甲虫一样，根据夜空中的星星位置来定向。如果动物可以将其视野与内部时钟相结合，则它们可以将太阳的位置用作指南针，从而说明其在一天中在天空中的移动。人们认为，有时间补偿的太阳罗盘是帝王蝶迁徙时用来维持其航向的工具之一。

其他动物可能会根据持续吹来的风或海浪传播的方向进行定向。确实，当黑头海龟首次在佛罗里达海滩上孵化时，他们就知道会直接游向迎面而来的海浪，这种策略将它们沉积到了墨西哥湾流中，这是一个较大的洋流网络（称为北大西洋亚热带环流）的一部分。这些洋流从东部沿海一直延伸到南欧和北非，环绕着一个称为Sargasso海的区域。通过留在回旋区内，易受伤害的幼小海龟可以保持相对安全。

1989年，一次气象fl幸帮助北卡罗莱纳大学教堂山分校的生物学家肯·洛曼证实了小鱼的孵化是以波浪为指导的。那年，雨果飓风暂时使海浪向公海传播，而不是向佛罗里达的大西洋海岸传播。当Lohmann将刚孵出的海龟放到这些条件下时，它们游动起来，就像他们天生的编程指示它们这样做一样-结果，它们走错了路。

但是，如果乌龟要在一个平静，无风的夜晚孵化而又没有波浪指明方向怎么办？洛曼（Lohmann）将小鱼苗带入实验室以进行查找。在完全黑暗的环境中，没有其他线索可以引导他们，他们向东北游泳，在其自然环境中，它们会安全地将其发射到墨西哥湾流中。然后，当他在水箱周围感应出一个人造磁场时，海龟继续向他们认为是东北方向的方向前进。实际上，由于洛曼（Lohmann）的磁性误导，他们正向相反的方向游泳。结果证实他们确实确实利用了地球磁场。

海龟在孵化时会采用至少两种策略来找到预先编程在大脑中的方式：波的运动和地球磁场。

综上所述，罗曼的实验表明，海龟在孵化时至少采用了两种策略来寻找预先编入大脑的方式：波的运动和地球磁场。

当然，圣地亚哥加西亚附近的洋流与佛罗里达海岸附近的洋流不同。迭戈加西亚（Diego Garcia）出生的海龟被送入南赤道洋流，这是一个更大的系统，称为印度洋涡流。地磁场的参数也不同。但是基本原理保持不变：海龟在出生时就带有一套指令，至少在大多数情况下，它们可以安全地将它们运送到大海中。

＆＃34;离岸移徙实际上只是更长的越洋移徙的第一部分，” Lohmann说道，他占据了海龟生命的前五到八年-这个时期有时称为“失落的岁月”，开放的海洋，曾经认为海龟会在海流将它们带到任何地方时懒洋洋地漂流。但是Lohmann意识到这种策略可能是致命的。

例如，如果佛罗里达州的海龟被动地漂浮在北大西洋亚热带环流上，那么在它们穿越大西洋并到达伊比利亚半岛之后，它们可能会被流向英国的洋流所吸引，在那里，英国的海洋变得极冷海龟。同样，在旋转的环流从非洲海岸瞥了一眼，然后返回美洲，第二股相反方向的水流继续向南流经赤道，并远离其余人口。他们可能会幸免于难，但可能永远不会参与将遗传遗产传给下一代。

罗曼（Lohmann）怀疑，比单独的磁罗盘更复杂的东西会使海龟处于安全的轨道上。他从佛罗里达海滩上挖出了更多的孵化海龟，并将它们带到实验室进行一系列新的磁位移实验。

当他将海龟暴露于模仿葡萄牙沿海发现的人工磁场时，它们开始向南游泳，这会降低它们进入寒冷北方水域的机会。当他调整场地以模仿非洲西部公海中的海龟时，海龟向西北方向游动，表面上看也使它们得以留在回旋体内。

＆＃34;我们使用了以前从未在海洋中出现过的海龟，罗曼强调。他们只是在几个小时前孵化了，我们才把它们暴露在这些遥远的地方。海龟出生时不仅带有磁性指南针，而且还带有磁性地图。

尽管有这些复杂的系统，但是像Serenity这样的成年海龟确实会犯错误。 ＆＃34;它们具有这些令人赞叹的导航壮举，但它们并不完美，＆＃34;拉特雷说。她从马达加斯加以北的海洋向西行驶了近600公里，然后才意识到自己偏离了路线。

“追踪研究的局限性在于，它们可以为您提供海龟追踪的轨迹，但它们永远无法准确地告诉您这只海龟在想什么，或者它选择沿着那条特定路线前进的原因，＆＃34;当我请洛曼（Lohmann）复习Serenity和其他乌龟在Esteban的研究中所讲的课程时，他说。

如果海龟出生时带有其出生时的海洋盆地图，我问他，它们如何偏离航道那么几百公里？甚至只有几只觅食区不在遥远水域中的乌龟，而是在距离迭戈·加西亚（Diego Garcia）仅几十公里的大查戈斯银行（Great Chagos Bank）上，没有以任何类似直路的方式游泳。

＆＃34;乌龟有时会选择不走最直接的路线， Lohmann提供。 ＆＃34;沿途可能有觅食区，他们可能希望绕道前往食物丰富的地区。可能还有些地区有捕食者。有时由于海洋学原因，他们可能没有选择最直接的路线。＆＃34;

Esteban的团队已一一排除了大部分解释。风或海流与海龟何时到达目的地甚至改变方向之间都没有关联。至于停下来吃饭，拉特雷说：“他们96％的迁徙时间都花在200米深的水中，因此肯定没有海草。他们不会偏离路线进食。

一种更可能的解释是，海龟＆＃39;继承的磁图太简单了，以至于可能会出现数十甚至数百公里的偏差。考虑到地球磁场的缺陷，这种演化使他们获得了一个相当粗糙的地图，这并不令人惊讶。

该磁场是由液化铁和镍在行星核心内的运动形成的，这种现象称为磁流体动力学，地球物理学家仍在努力充分理解这一现象。由于这些金属有些不规则地旋转，因此产生的磁场也会变得有些不均匀。

尽管存在局部不均匀性，但地球磁场仍然可以广泛预测。它的强度各不相同，赤道附近的拉力较小，两极附近的拉力较强。它的倾斜度或磁场线与行星表面相交的角度也不同。在赤道附近，倾斜角很浅。在两极附近，它几乎变成垂直的。

如果海龟仅对这些参数之一（强度或倾斜度）敏感，那么它们可以沿大致的南北轴得出其位置。由于海龟可以检测到这两个特征，因此它们也可以得出其东西轴上的位置。海龟使用的双坐标网格与纬度和经度并不完全相同，但是其工作方式相似。这似乎是预先编程的，即计算机随附的软件。普特曼说。 ＆＃34;这有点荒唐。

不久，宁静来到了以巨型陆龟闻名的阿尔达布拉环礁。 ＆＃34;一个月，这只乌龟坐在亚达伯拉（Aldabra）西边，基本上只是绕圈转圈，响尾蛇回忆。 ＆＃34;每天早晨，我都会去办公室喝咖啡，然后看看乌龟去了哪里。他认为阿尔达布拉（Aldabra）是她的目标，而她在整理相对于她自己的精确位置时遇到了一些麻烦。

然后是一天，宁静之路突然改变方向，开始几乎直线直线移动到东约600公里的法古哈环礁。她离开迭戈·加西亚（Diego Garcia）后近三个月，终于在除夕到达了目的地。

得益于极其精确的卫星技术，您可以轻松准确地看到Serenity在任何特定时刻的位置。但是由于乌龟本人依赖于围绕着不规则且不断变化的磁性参数集构建的心理图，普特曼怀疑，这可能只是花了她一段时间，才使她意识到自己处于错误的位置。

我无法从中得出任何逻辑，拉特雷说。他无法识别乌龟可能用来推断需要进行航向校正的任何海洋学或大气学线索。 ＆＃34;我们的证据表明，他们找不到精确的目标。他们努力寻找非常孤立的岛屿目标，＆＃34;埃斯特万（Esteban）添加。 ＆＃34;但是，即使它们超调了1000公里，他们还是最终找到了它们。

有一件事很清楚：从一开始，宁静和其他海龟都想到了一个特定的目的地。 ＆＃34;通常，他们会绕过大型觅食地点，而只是继续前进，＆＃34;埃斯特万说。例如，没有特别的原因，Serenity可以将自己的时间花在Aldabra上觅食，而不是继续前往Farquhar Atoll。 Rattray怀疑乌龟可能会在幼年“失落的岁月”中返回他们确定的区域。作为良好的栖息地，食肉动物很少，食物很多。

“真正的救赎是他们总是设法弄清楚自己在哪里以及如何到达自己要去的地方，”拉特雷说。 “这巩固了他们作为这些出色的航海家的声誉。”它还为保护海龟提供了宝贵的见识，现在几乎所有物种都面临灭绝的威胁。

＆＃34;如果要灭绝大量的黑头,，我们将无法从其他地方拿起黑头turtle卵并将其移动来营救它们，＆＃34;罗曼说。例如，佛罗里达州的海龟会孵化出北大西洋的特定航行指示。如果他们搬到日本的海滩，他们的直觉可能导致他们走向灾难。这意味着＆＃34;这些种群中的每一个都是独特的，从保护的角度来看，必须作为一个单独的实体来对待，＆＃34;他说。与其考虑濒临灭绝的物种，不如考虑濒临灭绝的种群。

埃斯特万（Esteban）补充说，海龟还可以将研究人员带到以前未知的关键栖息地。她说，塞舌尔现在承诺将其专属经济区的30％用于海洋保护，并且他们正在使用海龟跟踪数据来确定哪些位置最重要的保护地区。保护乌龟也具有保护作用：它们所依赖的海草草甸是幼鱼的重要避难所，因此有助于维持渔业，并且对于碳固存具有重要作用。

与此同时，很久以前，在她第一次到达Farquhar Atoll后约四个月，装在Serenity外壳背面的GPS装置内的电池就没电了。没有人确切知道她现在的位置，但是很有可能她仍然在该地区，懒洋洋地嚼着海草。在接下来的几年中的某个时候，她将结束往返迭戈·加西亚的旅程，并再次开始整个过程​​。任何人都怀疑她是否进行同样曲折的迁徙，或沿着更直的道路游泳。

主像：夏威夷毛伊岛Po'olenalena海滩上的一只绿海龟。图片来源：J.Philipp Krone