Resande fåglar, vars migrationsområde verkligen är planetariskt, måste förlita sig på globala orienteringsfält på grund av jordens grundläggande fysiska egenskaper och det omgivande rymden. Speciellt många förhoppningar för att förstå riktningsmekanismerna för flyttfåglar gav upphov till ett geomagnetiskt fält bland ornitologer, vars närvaro skiljer jorden från alla de närmaste planeterna i solsystemet.

Mekanismerna för fågelvandring

Med en viss grad av konventionellitet kan jorden föreställas som en jätte- magnetiserad boll. Vid varje punkt på jordens yta finns ett magnetfält, vars riktning är lätt att fastställa med kompassnålen, som alltid vetter mot magnetpolen. Kom ihåg att planetens magnetpoler ligger något borta från de geografiska polerna som dras på en karta eller jordklot genom vilken jordens rotationsaxel passerar.

Pilen på en konventionell kompass rör sig bara åt vänster och höger, därför visar den bara riktningen för fältets horisontella komponent, riktad längs den magnetiska meridianen till jordens magnetiska pol. Men krafterna för markmagnetism verkar inte bara i det horisontella planet, utan också mot planetens centrum, det vill säga magnetfältet har också en vertikal eller, som de säger, gravitationskomponent. Om kompassnålen kunde röra sig i alla riktningar, inklusive upp och ner, skulle dess position märkbart förändras när den rör sig från ekvatorn till polerna.

Vid ekvatorn skulle den vara belägen strikt parallellt med jordytan, det vill säga absolut horisontellt och peka med dess magnetiserade ände strikt norrut. När den rör sig bort från ekvatorn skulle dess avvikelser från horisontalen bli mer märkbar och slutligen på nordpolen skulle pilen vända sig till planetens centrum, det vill säga den skulle stiga vertikalt. Vid den sydliga magnetpolen kommer pilen också att uppta ett vertikalt läge, men dess magnetiserade "norra" ände kommer att vara riktigt uppåt. Således kan en kompass som har en sådan anordning användas inte bara för att indikera riktningen norrut, utan också för att bestämma dess position på meridianen, det vill säga som en breddindikator.

Hypotes om flyttfåglarnas magnetiska orientering

Kan fåglar använda markmagnetism på samma sätt som vi använder en konventionell kompass, vars pil, som följer magnetfältets horisontella del, alltid vetter mot norr? Kan fåglar känna och uppskatta denna komponent? Hypotesen om flyttfåglarnas magnetiska orientering uttrycktes av akademiker vid St. Petersburg Academy A. Middendorf för mer än hundra år sedan, men verkliga möjligheter för dess experimentella verifiering dök upp för forskare först under de allra senaste åren.

En metod för att studera fågelvandring

Det visar sig att duvor med spiraler gjorda av tunn metalltråd på huvuden med elektrisk ström som strömmade genom dem från miniatyrbatterier i experiment med molnigt väder inte återvände hem bra. I klart väder använde de den välbekanta solkompassen och gick med säkerhet mot dovecote, alls inte tråkigt att riktningen för magnetfält som omger deras huvuden inte hade något gemensamt med riktningen för markmagnetism.

I molnigt väder gjorde duvor med spiraler på huvudet grova misstag när du planerade banan och flög långt bort, medan duvor utan spiraler inte upplevde märkbara svårigheter. Hittills finns det mycket mer bevis på fåglarnas förmåga att använda en magnetisk kompass. Mycket mer tvivel orsakas hittills av fåglarnas förmåga att använda gravitationskomponenten i magnetfältet för att bestämma deras placering.

Jordrotation och fågelvandring

En gång föreslogs det till och med att fåglar hade navigationsmetoder baserade på användningen av Coriolis-krafter. Dessa krafter uppstår på grund av jordklotets rotation; de ökar i riktningen från polen till ekvatorn i enlighet med en ökning av rotationshastigheten för punkter belägna på jordens sfär. De globala manifestationerna av Coriolis-krafterna i planisk skala lakar ut floderna av floder som strömmar i meridionsriktningen och vridningen av gigantiska atmosfäriska virvlar. Användningen av dessa krafter är baserad på konstruktionen av en gyrokompass - en anordning som, vid valfri position i ett flygplan eller havsfartyg, spontant sätter sig längs den geografiska meridianen. Coriolis-krafter är lämpliga för att bestämma den geografiska breddgraden inom en halvklot från dem.

Om vi ​​lägger till ytterligare en platsindikator, till exempel en av komponenterna i jordens magnetfält, kan vi få det önskade systemet från två koordinater (på grund av missförhållandet mellan magnetismens och rotationsaxlarna), vilket gör att vi kan skapa en magnetisk tyngdkraftkarta. Beräkningarna visade emellertid att Coriolis-kraften fortfarande är för liten för att bli uppfattad av fåglarna, och i synnerhet hopplöst överlappas och maskeras av de accelerationer som påverkar fågeln under flygning (vid start, under acceleration eller retardation, och faktiskt när alla förändringar i flyghastighet eller position i rymden).

Fågelnavigering

Skillnaden mellan kompassorientering och navigering

Att gå till målet innehåller två komponenter. För det första kompassorientering - förmågan att upprätthålla en vald kurs under lång tid, och för det andra navigering - förmågan att plotta en kurs mellan två punkter baserat på en jämförelse av deras koordinater, det vill säga på en karta lagrad i minnet.

Skillnaderna mellan enkel kompassorientering och navigering illustreras av erfarenheten av att transportera starar. Flera tusen fåglar fångades och ringdes, transporterades från Holland till Schweiz och släpptes. Unga fåglar, som gjorde den första migrationen i sina liv, åkte från Schweiz till sydväst. De lyckades välja rätt riktning, men de avvecklade så småningom från banan och var märkbart söder om den plats de var på väg till, och följaktligen hade de inget annat val än att vintern i Spanien och de södra regionerna i Frankrike.

Enligt kompassen orienterade ungarna korrekt, men stararna hade inte råd att korrigera för en viss förskjutning från deras vanliga rutt. Och vuxna starar, som redan har migrationserfaring, visade perfekt att de har utmärkt snikskytt navigering. De kunde navigera och banade omedelbart den nya banan i nordvästliga och västra riktningar och som ett resultat nådde de lätt sin vanliga övervintring.

Skillnaden mellan den rumsliga orienteringen hos vuxna och unga fåglar

Vad är skillnaden mellan den rumsliga orienteringen hos vuxna och unga fåglar? Troligen är rörelsen för övervintring hos unga djur, som övervinner rutten för första gången i deras liv, underordnad huvudsakligen instinktiva beteendeprogram. Med andra ord, den unga stjärnan har den medfödda förmågan att flyga i riktning mot övervintringen och föreställer sig exakt vilket avstånd den behöver övervinna för att nå dem.

En annan sak är vuxna fåglar som redan har besökt vinterlägenheter och fått viss information där. Vilken är den svåraste och viktigaste frågan, det exakta svaret som ännu inte finns. Detta kan vara vilken astronomisk eller geofysisk information som helst, genom vilken det är möjligt att ge ett unikt kännetecken för vilken punkt som helst på jordens yta. Så, en vuxen fågel kan sannolikt jämföra lagrad övervintringsinformation med aktuell information om dess plats.Allt vidare är en fråga om teknik och är en enkel uppgift för alla ämnen som känner till kunskaperna om orientering med hjälp av en kompass.

Duvornas förmåga att hitta vägen till huset

Duvornas fantastiska förmåga att hitta vägen till huset har varit känd sedan urminnes tider. De gamla persernas arméer, assyrier, egyptier och fönikare hade skickat meddelanden från kampanjer med duvor. Under båda världskrigen betjänade duposten en sådan tjänst att monument uppfördes för att hedra de fjädrade brevbärarna i Bryssel och den franska staden Lyon. Vid tävlingar transporteras bärduvor på 150-1000 kilometer och släpps. Tidpunkten för återkomst av fåglar till dukoten registreras med hjälp av specialanordningar. Välutbildade duvor flyger till huset med en genomsnittlig hastighet på 80 kilometer i timmen, de bästa av dem klarar av att övervinna 1000 kilometer per dag.

Det tredje monumentet för duvorna har ännu inte byggts, men de har länge förtjänts på grund av deras enastående bidrag till studien av fåglarnas orienteringssätt. Det visade sig till exempel att duvor kan komma tillbaka från långt borta till dukoten trots den starkaste ”kortsiktighet”. De "närsynta" fåglarna gjordes under experimentets längd och satte matt kontaktlinser på deras ögon, vilket gjorde det möjligt att endast skilja konturerna till de närmaste föremålen. Och med sådana linser släpptes duvor 130 km från dovecote. Halvblinda fåglar höjde sig uppåt och rusade hem i hög höjd och såg ingenting omkring dem utom en ogenomtränglig grå dimma. Nästan alla lyckades säkert komma till platsen, även om "myopi" inte tillät att hitta dovecote själv. Duvor kom ner inom en radie på 200 meter från henne och förväntade sig tålmodigt att bli av med irriterande linser.

Fågelkompasser

När en kurs är känd kan du följa den under lång tid bara med hjälp av en kompass. Beroende på omständigheterna använder fåglar med säkerhet "kompasser" av minst tre olika typer. På dagtid bestämmer fåglar med stor noggrannhet kardinalpunkternas placering på solen. Detta förhindras inte ens av en lätt molnhölje så länge det fortfarande låter dig känna stjärnans position på himlen. På natten kommer den stjärniga "kompassen" för att ersätta solen, och i konsten att hantera den uppnådde många fåglar som utför nattvandring också stor framgång. När vädret försämras fullständigt och himlen är täckt av moln dygnet runt, kommer en magnetisk "kompass" till räddning av fjädrade resenärer, som de också klarar sig mycket skickligt.

På frågan om vilken "kompass" fjädrar resenärer använder har forskare ett nästan heltäckande svar. Situationen är hittills värre med en förståelse för vad "navigeringskartan" av fåglar är och vilka metoder de använder för att markera sin plats på den. Kom ihåg att sjömän har lärt sig att göra detta på riktigt endast med införandet av exakta mätinstrument.

Först och främst en kronometer - en klocka med en mycket exakt framsteg, så att du kan spåra höjden på stjärnorna ovanför horisonten och deras azimut på en strikt definierad timme under en månaters resa - det vill säga deras plats i förhållande till riktningen norrut. Armaturernas placering bestäms med hjälp av en sextant - ett ganska komplicerat instrument utan vilken under de senaste tre århundradena inte ett enda långdistansfartyg lämnade hamnen. För att "få en plats" på fartyget är det nödvändigt att göra minst två mätningar av höjden eller azimut för stjärnorna - i vilken kombination som helst.

Efter att ha erhållit de nödvändiga siffrorna med hjälp av navigeringstabeller och delvis befriat navigatorn från komplexa beräkningar, kan han bestämma den geografiska longitud och latitud, som fartyget befann sig vid mätningsögonblicket, med en noggrannhet på flera mil. Mer exakta, men jämförelsevis dyrare navigationsmetoder, vilket tyder på positionen för ett fartyg eller ett flygplan med en noggrannhet av tiotals meter, blev möjligt endast med tillkomsten av rymdfordon.

Sol- och stjärnkompasser

Således, enligt solens eller stjärnornas position på himlen, kan du inte bara hålla kursen med hjälp av armaturer som en ersättning för en kompass, utan också bestämma din position på planetens yta med hjälp av armaturer som skyltar. För närvarande är det stadigt fastställt att fåglar har den medfödda förmågan att använda sol- och stjärnklara "kompassar", på grund av förekomsten av exakta "interna klockor", vilket gör att du kan välja rätt riktning för alla positioner för stjärnorna under dagen.

Kan fåglar använda solen och stjärnorna för att bestämma plats?

Om utvecklingen av fågelnavigationssystem skulle följa samma väg som utvecklingen av navigationsfrågor, skulle fåglarna behöva hitta en ersättning för kronometern, sextanten, kalendern och dessutom behärska summan av kunskap i astronomi åtminstone i volymen på gymnasiet. Sedan befann sig sig i ett okänt område, kunde samma bärduva bestämma dess position i förhållande till huset, utvärdera skillnaden mellan solens höjd och azimuten för stjärnorna på det nya stället och den lagrade höjden och azimuten för samma stjärnor samma dag och sedan samma tid ovanför den ursprungliga dovecoten.

Det enklaste sättet är att vänta på en ny plats för början av lokal middag - ögonblicket för den övre kulminationen av solens centrum. Då borde två saker göras. Först bör du titta på klockan som går på "hem" -tiden och fastställa skillnaden i klockan 12. Om solen gick till senit före klockan 12, förblev huset i väst, om senare - i öster. För det andra måste du titta på solen och utvärdera dess höjd över horisonten. Om solen vid middagstid är högre än hemma, har ödet tagit dig söderut, om lägre - söder till norr (på södra halvklotet, naturligtvis, vice versa).

Vid första anblicken är allt enkelt, men i verkligheten är svårigheterna obeskrivliga. För att använda den här metoden, även i sin enklaste modifiering, behöver du en enorm mängd minne och högsta mätnoggrannhet. Fåglarnas hjärna har inte sådana minnesresurser. Dessutom är mätningar för navigeringsändamål för komplicerade för att kunna göras ”för ögat”.

Till exempel, vid bredden i staden Simferopol, för varje 100 kilometer väg ändras solens höjd med endast 1 °, tiden för soluppgång och solnedgång - med mindre än 5 minuter, solens azimut - med mindre än 1,5 °. Det är lättare att använda astronomisk orientering över långa avstånd - när det minskar ökar kraven på mätnoggrannhet stadigt.

Ornitologer har arbetat hårt för att hitta likheter i metoderna för navigering av fåglar och människor. Men alla studier i denna riktning har ännu inte lyckats. Troligen bestämmer fåglarna deras plats på jordens yta och ritar sina "kartor" på andra sätt. Vilka - det återstår att se i framtiden. Således ser en välkänd specialist inom fågelvandring St. Petersburg-professor V.R. Dolnik: ”Vi måste erkänna,” skriver han, ”att navigationssystemet leder fåglarna till en punkt - i ordets mest bokstavliga betydelse, där de en gång fick (eller från vilka de fortsätter att få) viss information.

Uppenbarligen är noggrannhetsgränserna för system kända för oss som tillhandahåller astronomisk, geomagnetisk eller gravitationsnavigering hos fåglar 2-3 storleksordningar otillräckliga för att navigera till en punkt. Detta väcker igen (som i studien av hemduvor) frågan om någon okänd faktor som gör att vi kan mena absolut navigering, eller en känd faktor, men ett okänt sätt att använda den för navigering. ”