Reisende fugler, hvis migrasjonsområde virkelig er planetarisk i naturen, må stole på globale orienteringsfelt på grunn av de grunnleggende fysiske egenskapene til kloden og det omkringliggende rommet. Spesielt mange forhåpninger om å forstå orienteringsmekanismene til trekkfugler ga opphav til et geomagnetisk felt blant ornitologer, hvis tilstedeværelse skiller jorden fra alle de nærmeste planetene i solsystemet.
Mekanismene for fuglevandring
Med en viss grad av konvensjonalitet kan jorden forestilles som en gigantisk magnetisert ball. På hvert punkt på jordens overflate er det et magnetfelt, hvis retning er lett å etablere ved hjelp av kompassnålen, som alltid vender mot magnetpolen. Husk at planetens magnetiske poler ligger noe borte fra de geografiske polene som er tegnet på et kart eller klode som jordens rotasjonsakse passerer gjennom.
Pilen til et konvensjonelt kompass beveger seg bare til venstre og høyre, derfor viser den retningen til bare den horisontale komponenten av feltet, og ledes langs den magnetiske meridianen til jordas magnetiske pol. Men kreftene til terrestrisk magnetisme virker ikke bare i det horisontale planet, men også mot sentrum av planeten, det vil si at magnetfeltet også har en vertikal eller, som de sier, gravitasjonskomponent. Hvis kompassnålen kunne bevege seg i alle retninger, inkludert opp og ned, ville posisjonen sin merkbart endret seg når den beveger seg fra ekvator til polene.
Ved ekvator vil den være plassert strengt parallelt med jordoverflaten, det vil si helt horisontalt og peke med sin magnetiserte ende strengt nord. Når den beveger seg bort fra ekvator, ville avvikene fra den horisontale bli mer merkbar og til slutt ved nordpolen ville pilen vende seg til sentrum av planeten, det vil si at den ville stige loddrett. Ved den sørlige magnetiske polen vil pilen også innta en vertikal stilling, men dens magnetiserte "nordlige" ende vil vende strengt opp. Således kan et kompass som har en slik innretning ikke bare brukes til å indikere retningen mot nord, men også for å bestemme dens plassering på meridianen, det vil si som en indikator på breddegrad.
Hypotese om trekkfuglers magnetiske orientering
Kan fugler bruke jordmagnetisme på samme måte som vi bruker et konvensjonelt kompass, hvis pil, som adlyder den horisontale delen av magnetfeltet, alltid vender mot nord? Klarer fugler å føle og sette pris på denne komponenten? Hypotesen om trekkfuglers magnetiske orientering ble uttrykt av akademikeren ved St. Petersburg Academy A. Middendorf for mer enn hundre år siden, men virkelige muligheter for dens eksperimentelle bekreftelse dukket opp bare hos forskere de siste årene.
En metode for å studere fuglevandring
Det viser seg at duer med spiraler laget av tynn metalltråd montert på hodet med elektrisk strøm som strømmer gjennom dem fra miniatyrbatterier i forsøk på overskyet vær, returnerte dårlig. I klart vær brukte de det kjente solkomasset og siktet trygt mot dovecote, ikke i det hele tatt trist over at retningen til magnetfeltene som omgir hodene deres ikke hadde noe til felles med retningen til jordmagnetismen.
I overskyet vær gjorde duer med spiraler på hodet grove feil da de planla banen og fløy langt unna, mens duer uten spiraler ikke opplevde merkbare vanskeligheter. Til dags dato er det mye mer bevis på fuglenes evne til å bruke magnetisk kompass. Mye mer tvil er forårsaket så langt av fuglenes evne til å bruke tyngdekomponenten i magnetfeltet for å bestemme deres beliggenhet.
Jordrotasjon og fuglevandring
På en gang ble det til og med antydet at fugler hadde navigasjonsmetoder basert på bruken av Coriolis-krefter. Disse kreftene oppstår på grunn av jordens rotasjon; de øker i retningen fra polen til ekvator i samsvar med økningen i rotasjonshastigheten for punkter plassert på overflaten av jordens sfære. De globale manifestasjonene av Coriolis-styrkene i planetær skala er utvasking av bredden av elver som strømmer i meridasjonsretningen, og vridningen av gigantiske atmosfæriske virvler. Bruken av disse kreftene er basert på utformingen av en gyrokompass - et apparat som, på ethvert sted i et fly eller et sjøfartøy, spontant setter seg langs den geografiske meridianen. Coriolis-krefter er egnet for å bestemme den geografiske breddegraden innenfor en halvkule.
Hvis vi legger til en stedsindikator til, for eksempel en av komponentene i jordas magnetfelt, kan vi få det ønskede systemet fra to koordinater (på grunn av misforholdet mellom magnetismens og rotasjonsaksene), som lar oss lage et magnetisk tyngdekart. Beregningene viste imidlertid at for å bli oppfattet av fuglene, er Coriolis-styrken fremdeles for liten, og spesielt håpløst overlapper og maskerer av akselerasjonene som påvirker fuglen i flukt (ved start, under akselerasjon eller retardasjon, og faktisk når enhver endring i flyhastighet eller plassering i rommet).
Fuglenavigering
Forskjellen mellom kompassorientering og navigering
Å gå til målet inkluderer to komponenter. For det første kompassorientering - evnen til å opprettholde et valgt kurs i lang tid, og for det andre navigasjon - muligheten til å plotte et kurs mellom to punkter basert på en sammenligning av deres koordinater, det vil si på et kart som er lagret i minnet.
Forskjellene mellom enkel kompassorientering og navigasjon illustreres av opplevelsen av å transportere starr. Flere tusen fugler ble fanget og ringet, fraktet fra Holland til Sveits og løslatt. Unge fugler, som foretok den første vandringen i livet, dro fra Sveits til sørvest. De klarte å velge riktig retning, men de avviket etter hvert fra banen og var merkbart sør for stedet de var på vei, og følgelig hadde de ikke noe annet valg enn å overvintre i Spania og de sørlige regionene i Frankrike.
I følge kompasset orienterte ungdommene seg riktig, men stjernene hadde ikke råd til å korrigere for et visst skifte fra sin vanlige rute. Og voksne starlinger, som allerede hadde migrasjonserfaring, viste perfekt at de har utmerket snikskytternavigering. De var i stand til å navigere og satte umiddelbart en ny kurs i nord-vestlige og vestlige retninger, og som et resultat nådde de lett sine overvintringsfasiliteter.
Forskjellen mellom den romlige orienteringen til voksne og små fugler
Hva er forskjellen mellom den romlige orienteringen til voksne og små fugler? Mest sannsynlig er bevegelsen for overvintring hos små dyr, som overvinner ruten for første gang i livet, underordnet seg hovedsakelig instinktive oppførselsprogrammer. Med andre ord, den unge stjernen har den medfødte evnen til å fly i retning av overvintring og forestiller seg nøyaktig hvilken avstand den trenger å overvinne for å nå dem.
En annen ting er voksne fugler som allerede har besøkt vinterleiligheter og mottatt viss informasjon der. Hvilket som er det vanskeligste og viktigste spørsmålet, det eksakte svaret som ikke eksisterer ennå. Dette kan være hvilken som helst astronomisk eller geofysisk informasjon, gjennom hvilken det er mulig å gi et unikt kjennetegn på ethvert punkt på jordens overflate. Så en voksen fugl kan sannsynligvis sammenligne lagret overvintringsinformasjon med aktuell informasjon om plasseringen.Alt videre er et spørsmål om teknologi og er en enkel oppgave for alle fag som kjenner ferdighetene til orientering ved hjelp av et kompass.
Duenes evne til å finne veien til huset
Duenes fantastiske evne til å finne veien til huset har vært kjent siden uminnelige tider. Hærene til de gamle perserne, assyrerne, egypterne og fønikerne sendte meldinger fra kampanjer med duer. Under begge verdenskrigene serverte dueposten en slik tjeneste at monumenter ble reist til ære for de fjærede brevbærerne i Brussel og den franske byen Lyon. På konkurranser fraktes transportduer i 150-1000 kilometer og slippes løs. Tidspunktet for retur av fugler til dovecote registreres ved hjelp av spesielle enheter. Godt trente duer flyr til huset med en gjennomsnittshastighet på 80 kilometer i timen, de beste av dem klarer 1000 kilometer per dag.
Det tredje monumentet til duene er ennå ikke bygget, men de har lenge vært fortjent på grunn av deres enestående bidrag til studiet av måter å orientere fugler på. Det viste seg for eksempel at duer kan komme tilbake fra langt borte til dovecote til tross for den sterkeste "kortsiktighet". De "nærsynte" fuglene ble laget i løpet av forsøket og satte matte kontaktlinser på øynene, noe som gjorde det mulig å skille bare konturene til de nærmeste gjenstandene. Og med slike linser ble duer sluppet 130 km fra dovecote. Halvblinde fugler steg høyt opp og stormet hjem i stor høyde, og så ikke noe rundt dem bortsett fra en ugjennomtrengelig grå tåke. Nesten alle klarte å komme seg trygt til stedet, selv om "nærsynthet" ikke tillot å finne dovecote selv. Duene gikk ned innenfor en radius på 200 meter fra henne og forventet tålmodig å kvitte seg med irriterende linser.
Fuglekompass
Når et kurs er kjent, kan du følge det i lang tid bare ved hjelp av et kompass. Avhengig av omstendighetene, bruker fugler trygt "kompass" av minst tre forskjellige typer. På dagtid bestemmer fugler med stor nøyaktighet plasseringen av kardinalpunktene på solen. Dette forhindres ikke engang av et lett skyhyll, så lenge det fremdeles lar deg føle stjernens posisjon på himmelen. Om natten kommer det stjerners “kompasset” for å erstatte solen, og i kunsten å håndtere det oppnådde mange fugler som utførte nattflyttinger også stor suksess. Når været forverres fullstendig og himmelen er dekket av skyer døgnet rundt, kommer et magnetisk "kompass" til redning for fjærkledde reisende, som de også klarer seg veldig dyktige.
På spørsmålet om hva "kompass" fjærete reisende bruker, har forskere et nesten omfattende svar. Situasjonen er så langt verre med en forståelse av hva ”navigasjonskartet” av fugler er og hvilke metoder de bruker for å markere deres beliggenhet på det. Husk at seilere har lært å gjøre dette på ordentlig bare med bruk av nøyaktige måleinstrumenter.
For det første et kronometer - en klokke med en veldig nøyaktig fremgang, som lar deg spore høyden til stjernene over horisonten og deres asimut på en strengt definert time i løpet av en mange måneders seilas - det vil si deres beliggenhet i forhold til nordretningen. Armaturenes plassering bestemmes ved hjelp av en sekstant - et ganske komplisert instrument, uten at det i løpet av de siste tre århundrene ikke forlot et eneste fartøy med lang avstand fra havnen. For å "få et sted" for skipet, er det nødvendig å gjøre minst to målinger av stjernenes høyde eller asimut - i hvilken som helst kombinasjon.
Etter å ha skaffet seg de nødvendige tallene ved hjelp av navigasjonstabeller og delvis frigjort navigatøren fra komplekse beregninger, kan han bestemme den geografiske lengdegrad og breddegrad som fartøyet befant seg i målingsøyeblikket, med en nøyaktighet på flere miles. Mer nøyaktige, men makeløst dyrere navigasjonsmetoder, som antydet posisjonen til et skip eller fly med en nøyaktighet på titalls meter, ble bare mulig med ankomsten av romkjøretøyer.
Sol- og stjernekompass
I henhold til solens eller stjernenes plassering på himmelen kan du ikke bare opprettholde banen ved å bruke armaturer som erstatning for et kompass, men også bestemme din posisjon på overflaten av planeten ved å bruke armaturer som skilt. For øyeblikket er det godt etablert at fugler har den medfødte evnen til å bruke sol- og stjerneklare "kompasser", på grunn av tilstedeværelsen av nøyaktige "interne klokker", slik at du kan velge riktig retning for hvilken som helst posisjon av stjernene i løpet av dagen.
Kan fugler bruke sol og stjerner for å bestemme beliggenhet?
Hvis utviklingen av fuglenavigasjonssystemer ville følge den samme veien som utviklingen av navigasjonssaker, ville fuglene måtte finne en erstatning for kronometer, sekstant, kalender og dessuten mestre summen av kunnskap innen astronomi i det minste i volumet av ungdomsskoleprogrammet. Da han befinner seg i et ukjent område, kunne den samme bæreduen bestemme sin plassering i forhold til huset, evaluere forskjellen mellom høyden på solen og azimuten til stjernene på det nye stedet og den lagrede høyden og azimut for de samme stjernene på samme dag og deretter samme tid over den innfødte dovecote.
Den enkleste måten er å vente på et nytt sted på begynnelsen av lokal middag - øyeblikket for den øvre kulminasjonen av sentrum av solen. Da bør to ting gjøres. Først, se på klokken som kjører på "hjemmetiden", og fastslå forskjellen i klokka 12. Hvis solen gikk til toppsene før 12.00, forble huset i vest, om senere - i øst. For det andre må du se på sola og vurdere høyden over horisonten. Hvis sola ved middagstid er høyere enn hjemme, har skjebnen brakt deg sørover, hvis lavere - sør til nord (på den sørlige halvkule, selvfølgelig, omvendt).
Ved første øyekast er alt enkelt, men i virkeligheten er vanskene ubeskrivelige. For å bruke denne metoden, selv i den enkleste modifiseringen, trenger du en enorm mengde minne og den høyeste målenøyaktighet. Hjernen til fugler har ikke slike hukommelsesressurser. I tillegg er målinger for navigasjonsformål for kompliserte til å kunne gjøres “for øye”.
For eksempel, på breddegraden til byen Simferopol, for hver 100 kilometer vei, endres solhøyden med bare 1 °, tiden for soloppgang og solnedgang - med mindre enn 5 minutter, solens asimut - med mindre enn 1,5 °. Det er lettere å bruke astronomisk orientering over lange avstander - når den avtar øker kravene til måle nøyaktighet jevnlig.
Ornitologer har jobbet hardt for å finne likheter i metodene for navigering av fugler og mennesker. Men alle studier i denne retningen har ennå ikke vært vellykket. Mest sannsynlig bestemmer fuglene deres plassering på jordens overflate og tegner sine "kart" på andre måter. Hvilke - det gjenstår å se i fremtiden. Slik ser en kjent spesialist innen fuglevandring St. Petersburg-professor V.R. Dolnik: “Vi må innrømme,” skriver han, “at navigasjonssystemet fører fuglene til et punkt - i den mest bokstavelige forstand av ordet, der de en gang har mottatt (eller hvor de fortsetter å motta) noe informasjon.
Det er klart at nøyaktighetsgrensene for systemer som er kjent for oss som gir astronomisk, geomagnetisk eller gravitasjonsnavigering hos fugler, er 2-3 størrelsesordrer som ikke er tilstrekkelige for å navigere til et punkt. Dette reiser igjen (som i studien av homing duer) spørsmålet om en eller annen ukjent faktor som lar oss bety absolutt navigasjon, eller en kjent faktor, men en ukjent måte å bruke den til navigasjon på. ”