鮭魚為什麼能回到出生的河川？
― 氣味的記憶，與地球這張「地圖」
鮭魚會順著出生的河川游向大海，經過數年在外海的旅程後，又會回到同一條河川。在沒有地圖也沒有地標的海上，牠們是怎麼找到路的呢？答案分成兩個階段：遠處靠地球磁場，近處靠水的氣味。科學家認為，鮭魚依序使用這兩種角色不同的指標。
秋天的河川。淺灘上，並排著許多豎起背鰭的大魚。牠們身上滿是傷痕，體色變成暗紅色。這是鮭魚為了產卵，正逆流而上。
這些魚幾年前就是在這條河出生的。牠們還是小魚苗時就游向大海，在北方的海域繞行了數千公里。
從那片遼闊的海洋中，偏偏就回到同一條河川。而且不是鄰近的河，而是自己出生的那條河。這絕非偶然。
原因大致可分為兩個
地球本身就是一塊巨大的磁鐵。磁力的強弱與傾斜角度，會依地點不同而有些微差異。科學家認為，鮭魚能感知這種差異，藉此掌握大致的位置與前進方向。
河水中溶有只屬於那條河的成分。鮭魚在幼魚時期就記住了這種氣味，長大後便會游進氣味相符的那條河。
磁場只能告訴鮭魚「大概在這一帶」，氣味則只有在非常靠近時才分辨得出來。單靠一種都不夠，兩者依序搭配使用，才連成一條完整的路徑。請看圖1。
河水的氣味，是幼魚時期記住的
河水並不只是單純的水。周圍的泥土、岩石、落葉與植物中溶出的成分，會微量地混入其中。這樣的組合每條河都不同,可以說是河川的「臉孔」。
據信，鮭魚幼魚在游向大海的時期,會強烈記住這種水的氣味。出生後不久那段特定時期的經驗,會一直留存下來，這種現象稱為銘印。
長大後的鮭魚靠近岸邊時，會有好幾條河的水流入海中。據推測，鮭魚會依序分辨這些氣味，選擇與記憶相符的那條河游進去。氣味不符的河，牠們則會游過而不進入。
磁場的作用是「粗略的地圖」
地球周圍存在磁力作用，指南針的指針會指向北方，正是這個緣故。不過磁力強度會依地點而不同，指針從水平向下傾斜的角度，也是越往北方角度越大。
也就是說，把「磁力強度」和「傾斜角度」這兩項數值組合起來，即使在海上也能大致掌握所在位置。科學家認為，鮭魚正是利用了這項線索。
不過磁場能告訴鮭魚的，僅止於大致範圍。要分辨相鄰的河川，這樣的精度完全不夠。於是，最後的收尾工作就交給氣味來完成。
據信鮭魚進入河川後，仍會靠氣味來前進。上游與下游、支流與本流之間，溶在水中的成分會有些微變化。科學家認為，鮭魚正是循著這種變化，才能回到接近出生地的地方。
回到出生河川的這種特性並不完美，有一部分鮭魚會游進別的河川。乍看之下像是「失敗」，但這其實對整個族群有益。因為即使原本的河川被土石淤塞，散布到其他河川的同伴仍能留存下來。
總結
鮭魚的歸途，會依遠近而切換不同的工具。在外海，牠們靠地球磁場來掌握大致的方向與位置；靠近岸邊後，則靠幼魚時期記住的水的氣味，選出自己的河川。粗略的地圖與細緻的路標相互搭配，才把這趟長途旅程，連結到同一條河川。
遠方，靠地球的磁力。
近處，靠水的氣味。
同樣長途旅行的生物故事，請見候鳥是怎麼不迷路的？；關於地球本身就是磁鐵的說明，請見指南針的指針，為什麼會指向北方？；水與氣味的關係，請見下雨一開始，為什麼會有特殊的氣味？。至於鮭魚從海水轉換到淡水時，體內發生了什麼事，則在海裡的魚，為什麼喝海水也沒事？中有詳細說明。
- 把附近河川或池塘的水、自來水、雨後積水，分別取少量放入不同的杯子。
- 閉上眼睛，請家人幫忙打亂順序，試著只靠氣味來猜出是哪種水。
- 比較同一地點的水，在晴天與雨後的差異，應該能察覺氣味有所改變。
請不要飲用，只聞氣味即可。連人類的鼻子都能分辨出差異，對能在水中感受氣味的魚來說，這種差異想必更加明顯。
想了解更多 ― 用語、公式與教科書的連結從國中理化到大學專業科目，皆已標明程度
- 國中國中理化課程範圍
- 高中高中「生物」課程範圍
- 高中＋高中的進階內容，或教科書專欄性質的內容
- 大學高中不會學到、屬於大學專業科目（動物行為學・地球物理學）的內容
- 研究連大學也還不會當作「定論」教授、目前研究者仍在探究中的內容
國中用語：這個現象是有名稱的
- 母川回歸：回到出生的河川產卵的特性。鮭魚同類中相當知名。
- 銘印：出生後不久特定時期的經驗，之後會一直留存為記憶的機制。
- 伏角：從側面看指南針時，指針從水平向下傾斜的角度。越往北方角度越大。
國中高中用算式確認：海上之旅有多長
從游泳速度與天數，來估算旅程的長度。這裡使用的符號中，速度單位是「公尺/秒」，時間單位是「秒」與「天」，距離單位是「公尺」與「公里」。
| 用符號表示 | d ＝ v × t |
| 用文字表示 | 旅程長度 ＝ 游泳速度 × 游泳時間 |
| 公式的由來 | 就是速度的定義（每秒前進的距離）本身。這是假設以固定速度持續前進所做的估算 |
| 鮭魚每秒前進距離的參考值 | 設為約1公尺 |
| 一天的秒數 | 86400秒 |
| 1公里等於多少公尺 | 1000公尺 |
| 設定持續游泳的天數 | 90天 |
| 算出一天前進的距離（公尺） | 1 × 86400 ＝ 86400 |
| 換算成公里 | 86400 ÷ 1000 ＝ 86.4 |
| 換算成90天份 | 86.4 × 90 ＝ 7776 |
假設不休息持續游泳，3個月大約會游7776公里。實際上鮭魚會隨著潮流時游時停，並不會完全照這個數字。不過由此可知，這是鮭魚能繞行北方海域一圈的長度。只要方向稍微偏一點，抵達的地點就會差很多，正因如此，才需要路標。
高中高中＋氣味的記憶，是在何時固定下來的
高中氣味是靠鼻腔深處的細胞接收溶於水中的分子而感受到的。魚類的情況是，水會直接流過鼻孔，而不是空氣。接收到的資訊透過神經傳導，送達腦部負責處理氣味的部位。
高中＋據信記憶固定下來的時期，正好是幼魚準備游向大海的時期。這段時期，體內內分泌的作用會出現大幅變化，身體會轉變為能在海水中生存的狀態。氣味的記憶，也被認為是在同一時期跟著增強的。
大學磁場這張「地圖」，會產生偏移
地球磁場是由內部的流動所產生。由於這種流動會隨時間改變，磁力強度與傾斜角度的分布，也會以年為單位緩慢移動。如果鮭魚是把磁場當作路標記住的話，經過數年後，路標本身就會產生偏移。據報告指出，太平洋的鮭魚身上，磁場的這種偏移方式，與牠們每年回歸路線的變化之間，觀察到了對應關係。磁場似乎並非精確的住址，而是被當作會移動的參考基準來使用。
這種特性稱為母川回歸。「記住河川氣味」的想法稱為嗅覺銘印說；「記住出生地磁場」的想法稱為地磁銘印說；而磁場緩慢移動的現象，則稱為地磁的長期變化。
📖 延伸閱讀：鮭（母川回歸特性，維基百科，日文） ／ 地磁氣（維基百科，日文）
研究目前仍不清楚的事
- 氣味的真面目 形成各河川差異的成分究竟是什麼，目前還沒有完全弄清楚。除了泥土與植物釋出的成分之外，也有一種看法認為，同伴發出的氣味也有影響。
- 感知磁場的機制 身體是在哪個部位接收磁力，目前尚無定論。有一種說法認為與體內微小的磁性粒子有關，另一種說法則認為與眼睛內發生的化學反應有關。
- 兩者的切換 從磁場切換到氣味的時間點究竟是何時，也尚未明朗。有人指出，海水溫度或日照長度可能是觸發的關鍵。
也就是說，本文的內容也是「目前已知範圍內的說明」。鮭魚的歸途，至今仍是持續進行觀測與實驗的研究主題。
與教科書的連結（依程度分類）
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文段落 |
|---|---|---|
| 國中 | 理化・電流與磁場／生物的生活 | 地球是磁鐵、生物的行為 |
| 高中 | 生物・動物的反應與行為 | 接收氣味的機制、銘印 |
| 高中＋ | 生物・體內環境的維持 | 游向大海時期身體的變化 |
| 大學 | 動物行為學・地球物理學 | 磁場的分布及其逐年變化 |
| 研究 | 魚類生理學・感覺生物學 | 氣味的成分、感知磁力的器官 |
| ― | 與生活的連結 | 河川環境改變，回歸的魚也會跟著改變 |
- 水産研究・教育機構（水產研究與教育機構，日本）水産資源研究所（さけます関連研究）「サケの生態と回遊」相關解說
- Arthur D. Hasler, Allan T. Scholz『Olfactory Imprinting and Homing in Salmon』Springer-Verlag, 1983年
- Nathan F. Putman 等人「Evidence for Geomagnetic Imprinting as a Homing Mechanism in Pacific Salmon」Current Biology 期刊, 2013年
- 水産庁（日本水產廳）『水産白書』（水產白皮書）中有關鮭魚、鱒魚資源與孵化放流的記述
※本文為一般大眾取向的科學解說。文中數值僅為幫助理解機制的參考估算值。若前往河邊觀察，請遵循當地指引與河川管理單位的規定。