Rejsende fugle, hvis migrationsområde virkelig er planetarisk i naturen, er nødt til at stole på globale orienteringsfelter på grund af de grundlæggende fysiske egenskaber i kloden og det omkringliggende rum. Især mange forhåbninger om at forstå mekanismerne for orientering af trækfugle har genereret et geomagnetisk felt blandt ornitologer, hvis tilstedeværelse adskiller jorden fra alle de nærmeste planeter i solsystemet.
Mekanismerne for fuglvandring
Med en vis grad af konventionelitet kan Jorden forestilles som en kæmpe magnetiseret kugle. På hvert punkt på jordoverfladen er der et magnetfelt, hvis retning er let at fastlægge ved hjælp af kompasnålen, der altid vender mod magnetpolen. Husk, at planetens magnetiske poler ligger noget væk fra de geografiske poler, der er trukket på et kort eller en klode, gennem hvilken Jordens rotationsakse passerer.
Pilen på et konventionelt kompas bevæger sig kun til venstre og højre, derfor viser den retningen for kun den horisontale komponent af feltet, der ledes langs den magnetiske meridian til jordens magnetiske pol. Men kræfterne til jordmagnetisme virker ikke kun i det horisontale plan, men også mod planetens centrum, dvs. magnetfeltet har også en lodret eller som sagt gravitationsbestanddel. Hvis kompasnålen kunne bevæge sig i alle retninger, inklusive op og ned, ville dens placering mærkbart ændre sig, når den bevæger sig fra ækvator til polerne.
Ved ækvator ville den være placeret strengt parallelt med jordoverfladen, dvs. helt vandret og pege med dens magnetiserede ende strengt nord. Når den bevæger sig væk fra ækvator, ville dens afvigelser fra vandret blive mere mærkbar, og til sidst ved nordpolen drejede pilen til planetens centrum, det vil sige den stiger lodret. Ved den sydlige magnetpol vil pilen også indtage en lodret position, men dens magnetiserede ”nord” ende vender strengt opad. Således kan et kompas, der har en sådan anordning, ikke kun bruges til at indikere retningen mod nord, men også til at bestemme dens placering på meridianen, dvs. som en indikator for breddegrad.
Hypotese om migrerende fuglers magnetiske orientering
Kan fugle bruge jordmagnetisme på samme måde, som vi bruger et konventionelt kompas, hvis pil, der adlyder den horisontale del af magnetfeltet, altid vender mod nord? Kan fugle føle og sætte pris på denne komponent? Hypotesen om de magnetiske orientering af trækfugle blev udtrykt af akademikeren fra St. Petersburg Academy A. Middendorf for mere end hundrede år siden, men virkelige muligheder for dens eksperimentelle verifikation dukkede kun op i videnskabsmænd i de meget nyere år.
En metode til undersøgelse af fuglevandring
Det viser sig, at duer med spiraler lavet af tynd metaltråd på deres hoveder med elektrisk strøm, der flyder gennem dem fra miniatyrbatterier i eksperimenter med overskyet vejr, ikke vendte godt hjem. I klart vejr brugte de det velkendte solkompass og satte sig selvsikker i retning af dovecote, overhovedet ikke trist over, at retningen af magnetfelterne, der omringede deres hoveder, ikke havde noget til fælles med retningen for den jordiske magnetisme.
I overskyet vejr begyndte duer med spiraler på hovedet grove fejl, når man planlagde banen og fløj langt væk, mens duer uden spiraler ikke oplevede mærkbare vanskeligheder. Til dato er der meget mere bevis på fuglenes evne til at bruge et magnetisk kompas. Meget mere tvivl forårsages hidtil af fuglenes evne til at bruge tyngdekomponenten i magnetfeltet for at bestemme deres placering.
Jorden rotation og fugl migration
På et tidspunkt blev det endda antydet, at fugle havde navigationsmetoder baseret på brugen af Coriolis-styrker. Disse kræfter opstår på grund af jordens rotation; de stiger i retningen fra polen til ækvator i overensstemmelse med en stigning i rotationshastigheden for punkter placeret på overfladen af jordens kugle. De globale manifestationer af Coriolis-styrkerne på planetarisk plan udvaskes af bredderne af floder, der flyder i meridional retning, og snoet af gigantiske atmosfæriske hvirvler. Brugen af disse kræfter er baseret på konstruktionen af en gyrokompass - en anordning, der på ethvert sted i et fly eller et havfartøj spontant sætter sig langs den geografiske meridian. Coriolis-kræfter er egnede til at bestemme den geografiske bredde inden for en halvkugle.
Hvis vi tilføjer endnu en pladsindikator, for eksempel en af komponenterne i Jordens magnetfelt, kan vi få det ønskede system fra to koordinater (på grund af uoverensstemmelsen mellem magnetismens og rotationsakse), som giver os mulighed for at oprette et magnetisk tyngdekort. Beregningerne viste imidlertid, at Coriolis-styrken for at blive opfattet af fuglene stadig er for lille og især håbløst overlapper og maskerer af de accelerationer, der påvirker fuglen i flugt (ved start, under acceleration eller deceleration, og faktisk når enhver ændring i flyvehastighed eller position i rummet).
Fuglnavigation
Forskellen mellem kompasorientering og navigation
At gå til målet inkluderer to komponenter. For det første kompassorientering - evnen til at bevare et valgt kursus i lang tid, og for det andet navigation - muligheden for at plotte et kursus mellem to punkter baseret på en sammenligning af deres koordinater, det vil sige på et kort, der er gemt i hukommelsen.
Forskellene mellem simpelt kompasorientering og navigation illustreres af oplevelsen af at transportere starlinger. Flere tusinde fugle blev fanget og ringet, transporteret fra Holland til Schweiz og frigivet. Unge fugle, der foretog den første migration i deres liv, gik fra Schweiz mod sydvest. Det lykkedes dem at vælge den rigtige retning, men de afvigede til sidst fra banen og var mærkbart syd for det sted, de hen mod, og følgelig havde de ikke andet valg end at overvintre i Spanien og de sydlige regioner i Frankrig.
Ifølge kompasset orienterede ungguttene sig rigtigt, men starerne havde ikke råd til at korrigere for en vis forskydning fra deres sædvanlige rute. Og voksne starlinger, der allerede har migrationserfaring, viste perfekt, at de har fremragende snigskyttenavigation. De var i stand til at navigere og banede straks den nye kurs i den nordvestlige og vestlige retning, og som et resultat nåede de let deres sædvanlige overvintring.
Forskellen mellem den rumlige orientering af voksne og unge fugle
Hvad er forskellen mellem den rumlige orientering af voksne og unge fugle? Mest sandsynligt er bevægelsen for overvintring hos unge dyr, der overvinder ruten for første gang i deres liv, underordnet hovedsageligt instinktive adfærdsprogrammer. Med andre ord, den unge starling har den medfødte evne til at flyve i retning af overvintring og forestiller sig helt nøjagtigt, hvilken afstand den skal overgå for at nå dem.
En anden ting er voksne fugle, der allerede har besøgt vinterlejligheder og modtaget visse oplysninger der. Hvilket er det mest vanskelige og centrale spørgsmål, med det nøjagtige svar, som endnu ikke findes. Dette kan være enhver astronomisk eller geofysisk information, gennem hvilken det er muligt at give et unikt kendetegn for ethvert punkt på jordoverfladen. Så en voksen fugl er sandsynligvis i stand til at sammenligne lagret overvintringsinformation med aktuelle oplysninger om dens placering.Alt videre er et spørgsmål om teknologi og er en simpel opgave for ethvert fag, der kender orienteringsevner ved hjælp af et kompas.
Dues evne til at finde vej til huset
Duens fantastiske evne til at finde vej til huset har været kendt siden oldtiden. Hærerne fra de gamle persere, assyrere, egyptere og fønikere sendte beskeder fra kampagner med duer. Under begge verdenskriger tjente dueposten en sådan tjeneste, at monumenter blev opført til ære for de fjerede brevbærere i Bruxelles og den franske by Lyon. Ved konkurrencer transporteres transportduer i 150-1000 kilometer og frigøres. Tidspunktet for tilbagevenden af fugle til dovecote registreres ved hjælp af specielle enheder. Veluddannede duer flyver til huset med en gennemsnitlig hastighed på 80 kilometer i timen, de bedste af dem er i stand til at overvinde 1000 kilometer om dagen.
Det tredje monument til duerne er endnu ikke bygget, men de er længe blevet fortjent på grund af deres fremragende bidrag til studiet af måder, hvor fugle kan orienteres. Det viste sig for eksempel, at duer kan vende tilbage langt væk til dovecote på trods af den stærkeste "kortsigtighed". "Myopiske" fugle blev lavet i hele eksperimentets varighed og satte matkontaktlinser på deres øjne, hvilket gjorde det muligt kun at skelne konturerne fra de nærmeste genstande. Og med sådanne linser blev der frigivet duer 130 km fra dovecote. Halvblinde fugle steg hurtigt op og skyndte sig i høj højde uden at se noget omkring dem undtagen en uigennemtrængelig grå tåge. Næsten alle formåede at komme sikkert til stedet, skønt "nærsynethed" ikke tillade at finde dovecote selv. Duer faldt ned inden for en radius på 200 meter fra hende og forventede tålmodig at slippe af med irriterende linser.
Fuglekompass
Når et kursus er kendt, kan du kun følge det i lang tid kun ved hjælp af et kompas. Afhængig af omstændighederne bruger fugle med tillid "kompasser" af mindst tre forskellige typer. Om dagen bestemmer fugle med stor nøjagtighed placeringen af kardinalpunkterne på solen. Dette forhindres ikke engang af et let skyhul, så længe det stadig giver dig mulighed for at føle stjernens position på himlen. Om natten kommer det stjernede “kompas” til at erstatte solen, og inden for kunsten at håndtere det opnåede også mange fugle, der udførte natvandringer, stor succes. Når vejret forværres fuldstændigt, og himlen er dækket af skyer døgnet rundt, kommer et magnetisk "kompas" til redning for fjerede rejsende, som de også klarer sig meget dygtigt.
På spørgsmålet om, hvad "kompas" fjerde rejsende bruger, har forskere et næsten omfattende svar. Situationen er hidtil værre med en forståelse af, hvad ”navigeringskort” over fugle er, og hvilke metoder de bruger for at markere deres placering på det. Husk, at sejlere lærte at gøre dette på rigtig kun med ankomsten af nøjagtige måleinstrumenter.
Først og fremmest et kronometer - et ur med en meget nøjagtig fremgang, som giver dig mulighed for at overvåge stjernenes højde over horisonten og deres azimut på en strengt defineret time i en rejse i mange måneder - det vil sige deres placering i forhold til den nordlige retning. Armaturernes placering bestemmes ved hjælp af en sextant - et ret komplekst instrument, uden hvilket i løbet af de sidste tre århundreder ikke et enkelt fartøj i lang afstand forlod havnen. For at "få et sted" på skibet er det nødvendigt at foretage mindst to målinger af stjernenes højde eller azimut - i enhver kombination.
Efter at have fået de nødvendige numre ved hjælp af navigeringstabeller og delvis befri navigatoren fra komplekse beregninger, kan han bestemme den geografiske længdegrad og breddegrad, som fartøjet var på tidspunktet for måling, med en nøjagtighed på flere miles. Mere nøjagtige, men uforligneligt dyrere navigationsmetoder, der antydede positionen for et skib eller fly med en nøjagtighed på titalls meter, blev kun muligt med fremkomsten af rumkøretøjer.
Sol- og stjernekompasser
I henhold til solens eller stjernenes position på himlen kan du ikke kun opretholde løbet ved hjælp af armaturer som en erstatning for et kompas, men også bestemme din position på planets overflade ved hjælp af armaturer som skiltning. I øjeblikket er det klart, at fugle har den medfødte evne til at bruge sol- og stjerneklare "kompasser" på grund af tilstedeværelsen af nøjagtige "interne ure", så du kan vælge den rigtige retning for enhver stjerneposition i løbet af dagen.
Kan fugle bruge solen og stjernerne til at bestemme placering?
Hvis udviklingen af fuglenavigationssystemer ville følge den samme vej som udviklingen af navigationsanliggender, ville fuglene være nødt til at finde en erstatning for kronometeret, sextanten, kalenderen og desuden mestre summen af viden inden for astronomi i det mindste i mængden af gymnasiet. Derefter kunne den samme transportdue finde sig i et ukendt område og bestemme dets placering i forhold til huset ved at evaluere forskellen mellem højden på solen og stjernenes azimut på et nyt sted og den lagrede højde og azimuth for de samme stjerner på samme dag og derefter samme tid over den indfødte dovecote.
Den nemmeste måde er at vente på et nyt sted til begyndelsen af lokal middag - øjeblikket af den øverste kulmination af solens centrum. Så skal to ting gøres. Først skal du se på uret, der kører på "hjemmetiden", og fastlæg forskellen i middagstidspunktet. Hvis solen gik til topscenen inden 12.00, forblev huset i vest, hvis senere - i øst. For det andet skal du se på solen og evaluere dens højde over horisonten. Hvis solen ved middagstid er højere end derhjemme, har skæbnen bragt dig syd, hvis lavere - syd mod nord (på den sydlige halvkugle, naturligvis omvendt).
Ved første øjekast er alt enkelt, men i virkeligheden er vanskelighederne ubeskrivelige. For at bruge denne metode, selv i dens enkleste ændring, har du brug for en enorm mængde hukommelse og den højeste målenøjagtighed. Fuglenes hjerne har ikke sådanne hukommelsesressourcer. Derudover er målinger til navigationsformål for komplekse til at være i stand til at blive ”for øje”.
For eksempel på bredden i byen Simferopol for hver 100 kilometer af vejen ændres Solens højde med kun 1 °, tidspunktet for solopgang og solnedgang - med mindre end 5 minutter, solens azimut - med mindre end 1,5 °. Det er lettere at bruge astronomisk orientering over lange afstande - når det falder, øges kravene til måleøjagtighed støt.
Ornitologer har arbejdet hårdt for at finde ligheder i metoderne til navigering af fugle og mennesker. Men alle undersøgelser i denne retning har endnu ikke været succesrige. Mest sandsynligt bestemmer fuglene deres placering på jordoverfladen og tegner deres "kort" på andre måder. Hvilke af dem - dette er tilbage at se i fremtiden. Sådan ser en velkendt specialist inden for fuglevandring St. Petersburg-professor V.R. Dolnik: ”Vi må indrømme,” skriver han, ”at navigationssystemet fører fuglene til et punkt - i ordets mest bogstavelige forstand, hvor de engang modtog (eller hvorfra de fortsat modtager) nogle oplysninger.
Det er klart, nøjagtighedsgrænserne for systemer, der er kendt for os, der tilvejebringer astronomisk, geomagnetisk eller gravitationsnavigation i fugle, er 2-3 størrelsesordener utilstrækkelige til navigation til et punkt. Dette rejser igen (som i undersøgelsen af homing duer) spørgsmålet om en ukendt faktor, der giver os mulighed for at betyde absolut navigation, eller en kendt faktor, men en ukendt måde at bruge den til navigation på. ”