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。
海龟在海洋中滑翔，带着某种爬行动物的优雅，但在陆地上，它们笨拙、缓慢的动作让人想起一个需要更多曲柄的发条玩具。在离开吃水线一段合适的距离后，乌龟开始挖一个浅洞，用她的胳膊和腿像铁锹一样向空中扔石子和沙子。几乎筋疲力尽的她终于开始放松下来，把几十个乒乓球大小的鸡蛋扔到地上。
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。
海龟生来就有一套指令，至少在大多数情况下，这些指令将它们安全地送到开阔的海洋中。
在完成了作为母亲的全部职责后，这只海龟完成了在迭戈加西亚(Diego Garcia)这个印度洋查戈斯群岛(Chagos Archipelago)的脚印形环礁上进行过无数次的仪式。绿海龟把这个环礁作为孵卵器，已经繁殖了数百代或数千代，甚至更久。每一代都分散又返回;这些现在濒临灭绝的爬行动物到底去了哪里，它们走什么路线，以及它们如何航行，都是一个谜。
因此，在2017年10月的那个月夜，来自迭戈加西亚的美国军事设施的志愿者提供了帮助妮可·埃斯特万，斯旺西大学的海洋生物学家和海龟保护主义者，在海龟产卵时把一个GPS发射器固定在龟壳的顶部。志愿者们给这只海龟起了个绰号“宁静号”，看着它和背上的电脑爬回海浪中消失。
三个月后，“宁静号”到达了塞舌尔群岛一个叫做法夸尔环礁的小岛附近的觅食水域。它位于迪戈加西亚以西约4000公里处，但GPS信号追踪到的路线迂回曲折，穿越了6000多公里的公海。如果她走一条更直的路，不到一个月就可以走完全程。
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。
迪肯大学(Deakin University)的生物学家亚历克斯·拉特雷(Alex Rattray)也参与了这项研究。有一些确实向西行进了5000多公里，到达了索马里和莫桑比克的海岸线，但也有一些在海岸附近停了下来，加入了塞舌尔群岛其他地方的宁静号;还有一些人向北游到了马尔代夫群岛。
et al。开放海洋的重新定位和海龟在长途迁徙中寻找岛屿的挑战当代生物学30(2020)。”风格= "宽度:733 px”>
它们的目的地凸显了海龟迁徙的非凡性质。一只海龟能在没有明显地标的情况下，在浩瀚的海洋中航行数千英里，并最终到达正确的位置，这已经足够让人吃惊了。更令人惊讶的是，正确的位置是一个只有蓝色的沙点，直到各个方向的地平线。
这一壮举令查尔斯·达尔文(Charles Darwin)感到困惑。“即使我们给予动物的指南针,没有证据,”他写道,“我们如何解释,例如,海龟曾聚集在众多,只在一个季节,在岛的提升,找到了通往大西洋中部那片陆地的路。”
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。
我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法夸尔环礁。只有一个问题：她处于错误的纬度。
这只海龟离目标有200公里远。这就像从纽约走到洛杉矶，却意外地来到了墨西哥的提华纳。但她没有右转向北游，而是继续向西游，离目标越来越远。
那她是怎么回到正轨的?
无论你是一只海龟还是一艘船的船长，在这个星球上找路都需要两种工具:地图和指南针。地图告诉你你相对于其他地方的位置:例如，你从哪里出发，或者你想去哪里。指南针可以帮助你保持合理的直线运动。
“有各种各样的方法来设置和保持航向，”海洋生物学家说Nathan Putman他在海龟和鲑鱼身上研究航海。有良好视力的动物可以根据阳光的偏振来确定方向，就像一些鸟类一样，或者根据夜空中星星的位置来确定方向，就像蜣螂一样。如果动物能把它们的视觉和生物钟结合起来，那么它们就能把太阳的位置当作指南针，记录一天中太阳在天空中的运动。人们认为，一个被称为时间补偿太阳罗盘的工具，是迁徙的黑脉金斑蝶用来保持它们的方位的工具之一。
其他动物可能根据持续的风吹的方向或海浪穿过海洋的方向来确定方向。事实上，当红海龟第一次在佛罗里达海滩孵化时，它们知道直接游向迎风而来的海浪，这种策略将它们沉积到墨西哥湾流中，墨西哥湾流是更大的洋流网络北大西洋亚热带环流的一部分。这些洋流从东海岸延伸到欧洲南部和北非，环绕着一个被称为马尾藻海的区域。通过呆在环流中，脆弱的小海龟可以保持相对安全。
1989年，北卡罗莱纳大学教堂山分校的生物学家肯·罗曼(Ken Lohmann)在一次气象上的偶然发现的帮助下，证实了小海龟以海浪为向导。那一年，飓风雨果暂时造成海浪向公海而不是佛罗里达的大西洋海岸移动。当罗曼把刚孵出的海龟扔进这种环境时，它们就像天生的编程指令一样，游进了波浪中——结果，它们走错了方向。
但如果海龟在平静无风的夜晚孵化，没有海浪指引方向呢?罗曼把刚孵出的幼仔带进了实验室，想找出答案。在一片漆黑中，在没有其他线索指引的情况下，它们向东北方向游去，在它们的自然环境中，这将使它们安全地进入墨西哥湾流。然后，当他在水箱周围诱导一个人工磁场时，海龟继续向它们认为的东北方向移动。实际上，由于罗曼的磁场误导，它们正朝着完全相反的方向游动。结果证实了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。
“海外移民只是第一部分较长的越洋迁移,”罗曼说,占据前五到八年的海龟的导向时期有时被称为“失去了年,”花在开放海域,在海龟曾经被认为懒洋洋地漂移电流在哪里了。但罗曼意识到这个策略可能是致命的。
例如，如果佛罗里达的海龟被动地漂浮在北大西洋亚热带环流上，那么当它们穿过大西洋并接近伊比利亚半岛时，它们可能会被流向英国的洋流捕获，那里的海洋对海龟来说是致命的寒冷。同样地，当环流掠过非洲海岸，返回美洲时，另一股相反方向的洋流继续向南流过赤道，远离其他人群。他们可能会在这样的旅程中幸存下来，但可能永远不会参与将他们的基因遗传给下一代。
罗曼怀疑是某种比磁罗盘更复杂的东西使海龟保持在安全的轨道上。他从佛罗里达海滩上捞起更多刚孵化的海龟，把它们带到实验室进行一系列新的磁位移实验。
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。
尽管有这些复杂的系统，像宁静号这样的成年海龟还是会犯错。拉特雷说:“它们有这些惊人的导航本领，但它们并不完美。”从马达加斯加北部的海洋出发，她向西行驶了近600公里，然后才意识到自己偏离了航向。
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。
“海龟有时会选择不走最直接的路线，”罗曼说。“沿途可能会有觅食区，它们可能希望绕道前往食物丰富的地区。也可能有一些区域有捕食者。有时，有海洋方面的原因，它们可能不会走最直接的路线。”
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。”
一种更有可能的解释是，海龟遗传的地磁图太粗糙，以至于偏差几十甚至几百公里是可以预期的。考虑到地球磁场的不完善，这种进化赋予了它们一个相当粗糙的地图也就不足为奇了。
这个磁场是由地核内的液态铁和镍的运动形成的，这种现象被称为磁流体动力学，地球物理学家仍在努力全面了解这一现象。因为这些金属的旋转有些不规律，因此产生的磁场也有些不均匀。
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。
如果海龟只对其中一个参数敏感——强度或倾斜度——那么它们就可以大致沿着南北轴得出自己的位置。因为海龟能察觉到这两种特征，它们也能确定自己在东西轴上的位置。海龟使用的双坐标网格与纬度和经度并不完全相同，但它的工作方式类似。普特曼说:“这似乎是预先设定好的，这是电脑自带的软件。”“这有点疯狂。”
B不久，宁静号到达了以巨型陆龟闻名的亚达布拉环礁。拉特雷回忆说:“有一个月的时间，这只海龟就在亚达伯拉以西的地方坐着，基本上就在原地打转。”“每天早上我都会走进办公室，喝杯咖啡，然后看看乌龟去哪儿了。”他认为亚达伯拉是她的目标，而她在确定亚达伯拉的精确位置时遇到了一些困难。
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。
多亏了极其精确的卫星技术，我们很容易看到“宁静号”在任何给定时刻的确切位置。但由于这只海龟自己依赖的是围绕一组不规则且不断变化的磁场参数所构建的心理地图，普特曼怀疑，她可能只是花了一段时间才意识到自己走错了地方。
海龟在孵化的时候至少有两种策略来寻找它们大脑中预先设定好的道路:波浪的运动和地球磁场。
“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。”
有一件事是清楚的:从一开始，宁静号和其他海龟都有一个特定的目标。埃斯特班说:“它们经常会绕过大的觅食地点，继续前进。”没有特别的原因，例如，Serenity不可能把时间花在亚达布拉觅食，而不是继续前往法夸尔环礁。拉特雷怀疑海龟很可能会回到它们在幼年时期“失去的岁月”认定的良好栖息地，那里食肉动物很少，食物很多。
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。
“如果红海龟种群灭绝，我们将无法通过从其他地方获取红海龟蛋并转移它们来拯救它们，”罗曼说。例如，佛罗里达的海龟在北大西洋孵化时，会遵照特定的导航指示。如果他们被重新安置到，比如日本的海滩，他们的本能可能会把他们引向灾难。他说，这意味着“这些种群中的每一个都是独特的，从保护的角度来看，必须作为一个独立的实体来对待。”与其考虑濒危物种，我们还不如考虑濒危种群。
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。
与此同时，“宁静号”外壳上的GPS单元电池很久以前就已经用完了，大约在它第一次到达法夸尔环礁四个月后。没人知道她现在在哪里，但很有可能她还在附近，懒洋洋地嚼着海草。在未来几年的某个时候，她将结束返回迭戈加西亚的往返之旅，重新开始整个过程。无论她是沿着同样曲折的路径迁徙，还是沿着更直的路径游，这都是大家的猜测。
Jason G. Goldman是一位科学记者作者，播客和探险队队长他是洛杉矶探险队的队长。他写过关于野生动物，生态学和保护的文章，发表在很多媒体上，包括《国家地理》《科学美国人》《纽约时报》《阿尔塔》和传记。
主要图片:夏威夷毛伊岛Po 'olenalena海滩上的一只绿色海龟。信贷:j·菲利普·克朗
本文最初发表于我们的海洋通道2020年12月。
