为什么一些海洋动物喜欢绕圈游泳？

北京时间3月25日消息，海洋世界充满了未解之谜，最近科学家又发现了一个难以解释的有趣现象。海龟、海豹、鲨鱼、鲸和企鹅等海洋动物似乎都会在没有明确原因的情况下转着圈游泳。研究人员推测，这种绕圈运动或许意味着它们能够感知到地球磁场的存在。

对这一现象的研究始于绿海龟。日本东京大学的海洋科学家Tomoko Narazaki希望了解这些动物是如何在海洋中导航的，于是，她的团队将一群海龟从一个地区迁移到另一个地区，随后跟踪它们的活动，以了解它们对地理变化的反应。

追踪数据揭示了一个神奇的现象：这些海龟经常无缘无故地绕圈游动。

“我当时就在现场，而这项研究的主要目的是了解海龟的导航能力，”Tomoko Narazaki说，“说实话，当我第一次看到这些数据时，我简直不敢相信自己的眼睛，因为这些海龟就像机器一样不停地转圈圈！”

“当我回到实验室时，我把这个有趣的发现报告给同事，他们又使用同样的3D生物追踪数据记录仪研究了更多的大型海洋动物类群，”Tomoko Narazaki补充道，“然后，我们惊讶地发现，许多不同的动物都或多或少表现出类似的绕圈运动。”

对于海洋动物来说，直线游动似乎更有效率。因此当Tomoko Narazaki及其同事发现鲨鱼、海豹、企鹅、鲸和海龟等各种动物都具有相似的绕圈行为时，他们感到十分困惑。他们的这项研究发表在近期的《科学》（science）杂志上，指出绕圈游泳是一种广泛的适应能力，可能意味着多种生态功能。标记技术和3D生物追踪技术的发展使这一发现成为可能。

通过分析动物的轨迹，我们可以了解它们的导航能力、运动能力和内部状态，还可以识别出影响它们运动的外部因素。

海洋动物是在一个本质上呈三维立体的环境中运动，但对它们运动的研究主要是在更小的维度中进行的，这种差异主要来自于海水对无线电波的不渗透性导致的后勤和技术困难。

换句话说，收集海洋动物三维运动的高分辨率信息一直是科学家面临的一大技术挑战。不过，在过去十年来，随着可以记录详细地理和行为数据的传感器的出现，科学家们可以更专注于动物运动的精确特征，如俯仰、航向和活动深度的微小变化。这些生物追踪上的创新技术使今天的科学家得以捕捉到绕圈游泳这样的行为。

Tomoko Narazaki的团队观察到各种各样的绕圈游动行为，包括一条雄性虎鲨求偶时的游泳表演——装在虎鲨身上的一台相机捕捉到了它的姿态变化，这似乎说明绕圈是它们求偶仪式的一部分；正在休息的象海豹也会在游泳时盘旋下潜，研究者在论文中将这种慵懒的被动浅水形容为“这就像飘落的树叶”，这可能有助于它们休息或消化最近一餐。

一些绕圈行为可能与觅食有关，因为其发生地点是在已知的动物觅食场所。海洋捕食者用围成圆圈的方式捕猎并不特别令人惊讶，因为科学家此前就已经有过许多这样的记录。比如座头鲸就会通过集体围成一圈的方式，制造出“气泡网”来捕捉小鱼等猎物。

然而，研究团队也观察到许多动物在捕食区之外绕圈游泳的例子；有时候，这些动物在通常不进行捕猎的时段也会绕圈游泳。

虽然一部分观察结果仍然难以给出适当的解释，但许多动物可能会以绕圈游泳的方式收集导航信息。他们推测，这些运动模式甚至可能代表了与地球磁场的感知联系。比如海龟，绕圈或许能帮助它们重新定位，调整之前依靠嗅觉、视觉和感知地球磁场所获得的导航结果。研究者观察到，海龟经常在旅程最后一段之前绕圈，之后也会绕圈。

有趣的是，潜艇在地磁观测过程中也会绕圈，因为这样可以通过各个方向的测量值来抵消噪声（比如船体磁化），从而实现精确的测量。动物们可能会通过绕圈游泳的方式，从地磁场中获得方向和位置信息，尤其是在导航条件不佳的情况下。

当然，研究人员还提出了另一种可能性，即这些动物会出于多种已知或未知的原因围成一圈。它们可能在绕圈觅食的同时，从地球磁场中获取导航信息。为了更好地理解这种绕圈行为，并获得更多有关海洋动物习性的新发现，Tomoko Narazaki和她同事们希望将短期的标记数据与长期的卫星跟踪结合起来。将这种高分辨率数据记录系统整合到卫星跟踪当中，将有助于更长时间地跟踪动物的精细运动。

研究人员还期待利用摄像机和传感器进行更多的水下观察，这些摄像机和传感器可以在海洋动物绕圈游动期间，将“景观、地标和其他同类和/或其他物种的存在”呈现于背景之中。

Tomoko Narazaki说：“我们的研究报道了这些神秘的绕圈运动，并为如此多种类的动物都表现出类似的绕圈行为提出了多种可能的假设。”

“我们希望研究动物的运动与其内部状态和环境条件的关系，以研究它们为什么会绕圈，为了理解绕圈运动的功能和机制，一些对假设进行验证的实验是必要的。”