长久以来，我们就深知动物每天能极度精准地在水中、地上和空中穿越遥远的距离。但直到近日，研究者才了解这种令人惊叹的导航能力背后的机制。《自然罗盘：动物导航之谜》一书生动而详尽地展示了动物所采用的各种导航方法，范围从家巢附近到全球。著名生物学家詹姆斯·古尔德与大众科学作家卡萝尔·古尔德深入探究了这些精巧雅致的导航策略与它们万无一失的后备机制、不为人知的灵敏度和神秘莫测的作用力，以及那些我们熟悉或罕见的物种所具备的超乎想象的智力。他们带领我们一起领略从简单直接到复杂惊人的动物导航策略。
古尔德夫妇探讨了动物如何在没有仪器与训练的条件下具备让人类望尘莫及的导航能力。他们解释了动物如何测量时间，展示了柔弱的黑脉金斑蝶如何使用其内部时钟、日历、罗盘和地图来开始并完成自己每年前往墨西哥的2000英里行程——尽管它们的大脑重量仅有几十毫克。他们还讨论了蜜蜂如何利用太阳和内心地图来定位蜂巢和花朵等地标，探讨了信鸽等长途旅行者如何利用自身携带的全球定位系统知道自己身在何处。两位作者还探讨了动物栖息地破坏和全球变暖所导致的迁徙路线中断是否会影响或威胁整个动物物种的生存这一重要问题。
《自然罗盘：动物导航之谜》一书揭开了笼罩在动物导航这一自然界中非凡行为上的神秘面纱，向读者勾勒出动物导航和迁徙的全面画卷。
……它们在月亮上度过寒冬。
“每年人们都观察到鹳和海龟、鹤及燕子在相同时期出现，它们来自何方呢？同样每一年在某个固定季节或时间，那些动物们又倏忽消失不见，它们去了哪里？”一位“博学而虔诚的学者”在1703年发表了一篇论文，给出了他认为最可信的答案——它们在月亮上度过寒冬。
认为迁徙性动物在月亮上过冬的想法今天看起来或许有些过时，但面对许多动物似乎随心所欲的迁徙方式，我们依然会惊叹不已，尤其是该行为看上去如此轻松简单。长久以来，迁徙性动物就像一个谜，它们突然出现，随后又再次消失，从一个未知的家园去向一个同样未知的目的地——就像是人生的一个绝妙寓言。生活在公元8世纪的学者和历史学家圣比德（Venerable Bede，731）就曾在其《英格兰人教会史》（Ecclesiastical History of the English People）一书中写道：“人的一生不过是一瞬间的存在。”
想想在我们享用冬日晚餐时快速飞过餐厅的那只麻雀吧，窗外是沉沉的黑暗和持续的风雪。麻雀从一扇开着的窗户飞入，又迅速从另一扇窗飞出，在经历了几秒的光明与温暖之后从我们眼前消失。同样，人的一生也只是短暂的瞬间，在此之前和之后的一切，对于我们来说都是全然未知的。
这些亘古以来就一直存在的神秘现象中有一部分依然令我们困惑，而且我们不断增长的知识还更进一步加深了面对动物迁徙现象时前的惊奇感。那些盘桓在户外投食器周围的娇小蜂鸟，居然经历了长达1500英里*的一路北飞，只为了享受这短暂的夏天，而那些柔弱的黑脉金斑蝶，更是终其一生为自己在秋季穿越2000英里的飞行作准备，这一切多么令人难以置信！然而，对于它们，以及无数其他物种，这只是再普通不过的寻常行为。对大多数动物来说，局地导航是它们普通而又重要的活动能力，它们所展现出来的技能远远超越了人类，除非人类借助专门的仪器、装备和训练。动物对于太阳和天空的天生认知能写成许多卷书，而许多物种都具备的误差不超过一英里的全球定位能力，在直到几年前才掌握这项技能的人类眼中，更是一个谜。
动物导航之谜并没有一个简单的解释，方向感和迁徙之谜尚未被彻底揭开。揭开动物导航之谜极具难度，因为其机制不仅在不同物种之间存在差异，即便是同一种动物，在不同环境和不同年龄之间也各不相同。动物们利用太阳和星辰、偏振光和色谱、内在的定时机制（每日、潮汐、月相和年度）、地貌记忆和地图认知、磁场、外推梯度和更多其他机制来完成导航任务。这样的多重机制给我们的研究带来更多挑战，因为每当我们移除某个信息来源，它们都能够轻易转换到备用机制上，使我们试图了解它们导航技能的努力变成徒劳。对于有些物种来说，它们的导航系统来自其内在的复杂通信编码。
现在是出版一本专注于动物导航和迁徙主题的书籍的最佳时机。高度专业的著作和综述数量虽多，却无法清晰解答广泛读者的问题。最近一篇面向非专业读者的该领域深度评论发表于二十多年前。在此之后，越来越多的研究解决了许多关于动物方向感和地图感的争论，重新定义了我们对动物时间感的了解，揭示了早期训练、幼年体验和成年再校准的关键作用。
我们选择将注意力集中在研究最彻底的一小部分物种上。我们在位于普林斯顿的实验室里仔细研究了蜜蜂和信鸽的导航行为。海龟和候鸟也是极佳的动物导航系统模型，由于它们特殊的行为方式和实验方便性，这些动物成为了绝大多数动物导航研究中的主角。在我们的讲述中还同样多次提到人类，虽然更多是将人类作为反例。过去的四分之一个世纪见证了普遍而且愈演愈烈的动物迁徙路线和行为模式的改变——这种改变在很大程度上缘于人类活动和全球气候变化。栖息地丧失和气候变化让许多研究者开始探询，那些让动物迁徙成为可能的巧妙机制现在是不是正让它们走向灭绝。作为抵抗机制，许多物种迁徙程序中令人疑惑的不精确性或许会成为它们改变灭绝命运的希望。对于某些高危物种，增加我们的动物导航知识或许是促成有效保护的关键一环。
詹姆斯·L·古尔德（James L. Gould）
卡萝尔·格兰特·古尔德（Carol Grant Gould）
新泽西州，普林斯顿
2011年8月
詹姆斯·L·古尔德（James L. Gould），普林斯顿大学生态学与进化生物学教授。
卡萝尔·格兰特·古尔德（Carol Grant Gould），科学作家，其作品涵盖各个学科。在本书出版之前，两位作者一共出版过9部著作，包括《动物心智和动物建筑师》。
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