天文学常被誉为世界上最古老的科学，自史前时代起，人类就很可能就已经利用夜空知识进行导航。但这种古老的技艺比我们想象的要古老得多。
动物同样追随星辰，而且很可能自它们存在以来就一直如此。近几十年来，研究人员在各种鸟类、海豹，甚至一些昆虫——后者拥有低分辨率的复眼——身上发现了令人印象深刻的导航能力。
“一片星空，对我们来说有多美，对它们来说就像梵高的一幅画，”詹姆斯·福斯特（James Foster）说，他在德国维尔茨堡大学（Julius-Maximilians-Universität Würzburg）研究粪金龟。“完全模糊。”
然而，尽管存在任何限制，各种生物仍然会仰望星空——从数万亿英里外的天体路标——来在世界中移动。这是一种科学家才刚刚开始理解的行为，并且在我们这个超光明的现代时代可能会受到威胁。
靛蓝鹀利用夜空作为指南针
亮蓝色的靛蓝鹀在夜间利用星星进行导航。（图片来源：Weber/Getty Images）
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最早证明动物会追随星辰的证据之一来自靛蓝鹀（*Passerina cyanea*），这是一种迁徙性的歌鸟，羽毛呈亮蓝色。20世纪60年代末，现在的康奈尔大学行为生态学家史蒂芬·T·埃姆伦（Stephen T. Emlen）将笼养的靛蓝鹀放在天文馆中，他可以开关某些星星来观察动物的反应。
起初，无论他如何调整室内天空，靛蓝鹀总是试图飞向其迁徙路径上的星星——仅凭这些人工星星，它们就知道北方在哪里。但最终，埃姆伦解开了它们的秘密：当他遮蔽北极星（也称为北方之星）以及北极星半径35度范围内的所有星星时，这些鸟类变得完全迷失方向。
换句话说，这些鸟类一直在追踪天空中那个永不移动的点，也就是人类数千年来一直遵循的同一盏指路明灯。埃姆伦推断，它们能够识别围绕北极星旋转的星群模式，并利用这些信息来确定它们的路线。
更重要的是，这种能力并非天生。接下来，埃姆伦在天文馆中饲养了靛蓝鹀，并将天空调整为围绕另一颗名为参宿四的恒星旋转；它们对待这颗恒星就像野生鸟类对待北极星一样。
一项由俄罗斯科学院的安娜·佐洛塔列娃（Anna Zolotareva）领导的2021年的最新研究发现，当第一次迁徙来临时，在没有天空视野的情况下长大的黑喉鹟无法选对方向。作为幼鸟，它们必须“学习”星星，才能使用它们作为指南针。
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其他导航能力
（图片来源：Gergitek Gergi tavan/Shutterstock）
Gergitek Gergi tavan/Shutterstock
当然，鸟类并非完全依赖夜空。它们还利用太阳的位置，并且拥有一个“全天候工作”的内置磁罗盘，正如佐洛塔列娃所写的那样。
为什么有这么多导航选项？因为冗余是有回报的。福斯特指出，如果你去一个新的城市，手机没电了，“口袋里有一张地图是件好事。你永远不知道一种方法何时会失效。”对鸟类而言，阴天时视觉线索显然无济于事。太阳风暴会干扰地球磁场，使该感官失效。在任何一种情况下，它们都需要一些备用选项。
在完美条件下，当所有系统都正常运行时，这种内部导航能力的结合也能提高方向的准确性。例如，迁徙鸟类经常利用日落——一个可靠的西方方位——来确定方向。然后，在整个夜间，它们会根据星星的运动进行校准，以保持最初的航线。
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海豹也能学会使用望远镜
（Pat Stornebrink/Shuttersock）
21世纪初，一个德国研究小组训练了两只野生海豹通过一根管子（被昵称为“海豹望远镜”）观察，并在星星出现在远端时将头缩回。这是概念验证，表明鳍足类动物尽管视力不佳，但确实能够分辨出上方微弱的光芒。
这为研究人员称之为“无特征”的海洋环境，尤其是在夜间，海豹是如何导航的提供了一个线索。“海洋哺乳动物在近海的定向仍然是个谜，”科学家们写道。因此，受到迁徙鸟类研究的启发，他们着手调查海豹是否也具有类似的能力。
借鉴鸟类学家的研究方法，他们建造了一个独一无二的浮动天文馆。在海豹在临时圆顶下待了一段时间后，它们学会了识别一个导星——或者说，它们可以利用其轨迹在游泳时进行导航的星星——并且具有“卓越的方向精确度”。令人难以置信的是，这是波利尼西亚航海家在岛屿之间跳跃时使用的相同基本技术。
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粪金龟能追踪银河系
（图片来源：Henk Bogaard/Shutterstock）
Henk Bogaard/Shutterstock
与海豹和鸟类相比，粪金龟的导航需求相对较小：一旦它们制作好粪球，就必须尽快将其滚离竞争对手。“距离20米和跨越大洲，”福斯特说，“差别很大。”
由于它们只行驶短距离，因此没有必要长期关注天体运动。它们只需要跟踪最亮的区域，也就是银河系。
隆德大学（Lund University）研究动物视觉的玛丽·达克（Marie Dacke）展示了粪金龟如何利用那条密集的明带来保持直线滚动。这确保它们尽可能快地远离粪堆，而不是迂回前进，与竞争对手或捕食者发生冲突。
在阴天，它们通常会挖洞等待。但如果它们被困在光线混乱、没有星星的天空中，它们就会变得非常无助。“有点可悲，”福斯特说。“当我们出去收集它们时，我们必须比豺狼更快。”
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光污染威胁着星光导航
成千上万的夜行动物，许多拥有适应昏暗世界的眼睛。福斯特指出，如果它们足够敏感能够看到地面的物体，那么它们肯定也能看到上方的光线，这意味着它们至少有进行星光导航的潜力。
“我怀疑，”福斯特说，“能够通过星光进行定向的动物数量远比我们目前列表上的要多得多。”
然而，对于任何希望增加这个列表的人来说，时间都在流逝。随着世界各国对人造照明的依赖加深，夜空每年的亮度都会增加10%，这使得星星对人类和动物 alike 变得模糊。在2021年的一项研究中，福斯特发现，在约翰内斯堡的一个城市地区，粪金龟被城市灯光吸引，导致它们之间的竞争加剧。
但他仍然乐观。他喜欢说，光污染不像其他形式的环境退化那样，可以轻易地以光速逆转。但他也认识到，驱动光污染的趋势并不乐观。
“这是一种我们可能在发达国家大部分地区无法长期观察到的行为，”他说。“我们甚至不知道我们正在失去什么，或者已经失去了什么，这真是太疯狂了。”
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文章来源
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Proceedings. Biological sciences. 动物如何追随星辰
康奈尔鸟类实验室。Allaboutbirds.org。靛蓝鹀
Journal of Experimental Biology。鸟类星罗盘的发生：黑喉鹟（Ficedula hypoleuca）可在春季建立星罗盘
Biological Reviews。日落与迁徙鸟类的定向行为
Marine Mammal Science。海豹如何看待夜空
Animal Cognition。海豹（Phoca vitulina）可以通过星星进行导航
The Journal of Navigation。波利尼西亚和密克罗尼西亚航海技术
Current Biology。粪金龟利用银河系进行定向
Science.org。公民科学家报告称，从2011年到2022年，全球星星可见度迅速下降
Current Biology。光污染迫使粪金龟定向行为发生改变
