身体的指南针-鸟类迁徒海龟洄游辨认方位的本能.ppt

,身體的指南針 鳥類遷徒、海龜洄游、辨認方位的本能,組員： 4A012017李文祥 4A012026李宗勳 4A012052鐘文旺 4A012084林彥甫 4A012120楊泓璟,前言,證據顯示，從螞蟻到鯨魚，有數十種生物能偵測地球磁場，並用來定位或導航。 今研究人員可能已經找到負責磁感的器官，最終的目標是了解背後的物理基礎。 有些動物可能是利用微小的磁粒子偵測磁場，有些動物則可能利用眼睛裡特定色素的量子反應。 我們報告中介紹了鳥類的遷徒、隱色素(化學磁感系統)、海龜、蜜蜂、龍蝦、日本白縵、虹鱒,鳥類遷徒,鳥類的遷徙不僅僅是一種被動的逃避行為，而是一種主動的，看上去像是一種有計劃的周密的旅行。它們有準確的時間。路線和明白無誤的目的地。小小的鳥類，為什麼能夠做到這一點，也是生物學界一個懸而未解的謎題。 在有些鳥的腿上綁上一塊小小的磁石，結果候鳥便迷失方向。但是，並非所有的鳥都如此，有的候鳥腿上綁了磁鐵也能辨認方位。也就是說，對於候鳥辨別方位的種種假說，幾乎都有例外。,鳥類遷徒,40年來的研究，沒有任何一種磁場控制可以阻止信鴿返家。但透過手術方式切除信鴿鼻子的神經來破壞嗅覺，牠門就會迷路！(依靠嗅覺系統) 知更鳥-環繞鳥籠的電磁線圈能誘騙他們逃往錯誤的方向。(依靠磁感系統) 知更鳥的羅盤磁感無法在夜間運作，而需要光線中波長較短的藍光。(隱色素) 牠們會利用所有派得上用場的工具。如果某種工具失效，就用另一種較可能的工具。 結論： 候鳥用以判別方向的生物系統可能是相當複雜的。要把這個問題完全弄清楚，還需要繼續努力。,隱色素,隱色素是在視網膜裡的蛋白質，它會在眼睛的某些細胞產生一種化學反應，會依據地球磁場方向而改變反應速率，來偵測出哪邊是北方。,隱色素(磁感系統),兩個電子可能會處於在同向或反向的自旋狀態，根據地磁和鳥類眼睛的相對位置，電子可能長時間處於某狀態。,研究顯示,在視網膜中，隱色素有好幾種不同形式，能幫助動物調整日夜週期。 隱色素具有磁感的特性，特定的細胞可能會利用自由基對型成，來偵測地磁方向。 當隱色素吸收光譜中的一個藍光光子， 光子的能量會撞開隱色素的一個電子。,海龜洄游,地殼中的磁性礦物會在各地產生不規則的磁場方向和強度。 特別是有些動物（例如海龜）心裡似乎有這些不規則磁場的地圖，可幫助牠們知道北極在哪裡，也指出牠們和目的地之間的相對位置。,北卡羅來納大學羅曼(Kenneth Lohmann)的 研究團隊,在剛孵化不久的幼龜背甲上裝銅塊 (控制組,不會干擾磁場)或磁塊(實驗組,會干擾 磁場),然後在海邊釋放。結果發現,控制組的 幼龜會正常向海洋移動；實驗組的幼龜則不 會,反倒是向陸地方向移動。這個很簡單的實 驗,證明了赤蠵龜具有感應地球磁場的能力。,羅曼的研究團隊接著在弗羅里達東海岸中部, 捕捉了數頭背長為2947公分的綠蠵龜,將她 們置放在可經由線圈通電改變磁場方向的觀 察池內。當磁場給予的方向是距離捕捉地點 東北方337公里的地磁角度時,綠蠵龜會向西 南方向移動,好似要回到原來被捕捉的地點。 而當磁場是模擬距被捕地東南方337公里的地磁角度時,受測試的綠蠵龜則會向西北方向 移動,展現要回原被補地點的定向行為。研究 者接著在印度洋迴游的成年綠蠵龜的頭上加 裝磁鐵塊,發現他們會失去定向行為。,這些研究顯示,赤蠵龜和綠蠵龜的幼龜和 成龜,都具有感受地球磁場變化的能力, 用來做長距離游動石定位的依據。,磁感昆蟲蜜蜂,蜜蜂的,蜜蜂出外採蜜距離最遠可達公里，因此蜜蜂有著很發達的功能。,蜜蜂可利用太陽的方位判斷巢的方向。 蜜蜂同時也利用視網膜上的影像流動來推算出飛行的距離。,磁鐵礦磁感系統,磁鐵礦磁感系統是藉由生物體內極微小的磁鐵結晶，來感受磁場的改變。,在一系列研究下，終於在蜜蜂的腹部與腸道發現含有磁鐵顆粒的細胞。,經過實驗，更發現蜜蜂有著對磁場的感應能力，且敏感度高達 。 （地球表面磁場為萬千萬千）,北卡羅來納大學研究海龜磁場定位的羅曼,提出龍蝦也有可能以磁場定位的假說。 試驗地點是在距離原捕獲的礁石正南方約75公尺、67公尺深的水域,結果發現:龍蝦會向正北方移動,也就是說龍蝦有返回捕捉地點移動的定位表現,龍蝦,日本白縵,由於目前還無法人工繁殖日本白縵因而縵苗來自何處,一直是學界最想解開的謎題。 近一步推論:成縵的磁場感覺,應該是來自幼苗時對磁場記憶的反相感應,因為對縵苗的研究,也發現到在縵苗階段日本縵就已能感受磁場的變化。,虹鱒,虹鱒在行為表現上能感應磁場變化。 但是遺憾的是,有關虹鱒可能以地球磁場變化為定位的研究僅止於實驗室內的探討,缺乏野外以標誌放流方式進行大規模追蹤。,結論,從事陸生動物對磁場感應的研究這早已注意到,鳥及兩生類雖然可以感應磁場,但是對於磁場方向的改變,顯然不靈敏。當光進入鳥眼球視網膜上時,會對視網膜中的隱色素造成化學反應。 隱色素後續反應與動物當時所處的磁場的相對位置有關,換句話說,過去認為動物體內磁石可