Cestovné vtáky, ktorých migračný rozsah je skutočne planétovej povahy, sa musia kvôli základným fyzikálnym vlastnostiam planéty a okolitého priestoru spoliehať na polia s globálnym zameraním. Najmä veľa nádejí na pochopenie mechanizmov orientácie sťahovavých vtákov vyvolalo medzi ornitológmi geomagnetické pole, ktorého prítomnosť odlišuje Zem od všetkých najbližších planét slnečnej sústavy.

Mechanizmy migrácie vtákov

S určitým stupňom konvenčnosti si Zem možno predstaviť ako obrovskú magnetizovanú guľu. V každom bode na povrchu zemegule je magnetické pole, ktorého smer sa dá ľahko určiť pomocou kompasovej ihly, ktorá je vždy obrátená proti magnetickému pólu. Pripomeňme, že magnetické póly planéty leží o niečo ďalej od geografických pólov nakreslených na mape alebo zemeguli, cez ktorú prechádza os rotácie Zeme.

Šípka konvenčného kompasu sa pohybuje iba doprava a doľava, preto ukazuje smer iba horizontálnej zložky poľa smerujúcej pozdĺž magnetického poludníka k magnetickému pólu Zeme. Ale sily pozemského magnetizmu pôsobia nielen vo vodorovnej rovine, ale aj smerom k stredu planéty, to znamená, že magnetické pole má tiež vertikálnu alebo, ako sa hovorí, gravitačnú zložku. Ak by sa ihla kompasu mohla pohybovať vo všetkých smeroch, vrátane nahor a nadol, potom by sa jej poloha pri pohybe z rovníka na póly výrazne zmenila.

Na rovníku by bola umiestnená striktne rovnobežne s povrchom Zeme, teda úplne vodorovne a jej magnetizovaný koniec striktne smeroval na sever. Keď sa pohybuje od rovníka, jeho odchýlky od horizontály by boli zreteľnejšie a nakoniec by sa na severnom póle šípka otočila do stredu planéty, to znamená, že by stúpala vertikálne. Na južnom magnetickom póle bude šípka tiež zaujímať zvislú polohu, ale jej magnetizovaný „severný“ koniec bude smerovať striktne nahor. Kompas, ktorý má také zariadenie, sa teda môže použiť nielen na označenie smeru na sever, ale aj na určenie jeho polohy na poludníku, to znamená ako indikátor zemepisnej šírky.

Hypotéza magnetickej orientácie sťahovavých vtákov

Môžu vtáky využívať suchozemský magnetizmus rovnakým spôsobom, ako používame konvenčný kompas, ktorého šípka, ktorá sleduje horizontálnu zložku magnetického poľa, je vždy obrátená na sever? Dokážu vtáky cítiť a oceniť túto zložku? Hypotézu magnetickej orientácie sťahovavých vtákov vyjadril akademik Akadémie sv. Petrohradu A. Middendorf pred viac ako sto rokmi, skutočné možnosti na jeho experimentálne overenie sa však objavili vo vedcoch až v posledných rokoch.

Metóda štúdia migrácie vtákov

Ukázalo sa, že holuby so špirálami vyrobenými z tenkého kovového drôtu namontovaného na ich hlavách s elektrickým prúdom, ktorý cez ne prúdi z miniatúrnych batérií, sa pri pokusoch o zamračenom počasí vrátili zle. Za jasného počasia používali známy solárny kompas a s istotou smerovali k holubici, vôbec nie smutne, že smer magnetických polí obklopujúcich ich hlavy nemal nič spoločné so smerom pozemského magnetizmu.

Za oblačného počasia urobili holuby so špirálami na hlave hrubé chyby pri vykresľovaní kurzu a odleteli kamkoľvek šli, zatiaľ čo holuby bez špirály nemali značné problémy. K dnešnému dňu existuje oveľa viac dôkazov o schopnosti vtákov používať magnetický kompas. Oveľa viac pochybností je doteraz spôsobených schopnosťou vtákov používať gravitačnú zložku magnetického poľa na určenie ich polohy.

Rotácia Zeme a migrácia vtákov

Naraz sa dokonca navrhlo, že vtáky majú navigačné metódy založené na použití Coriolisových síl. Tieto sily vznikajú v dôsledku rotácie zemegule; zvyšujú sa v smere od pólu k rovníku v súlade so zvýšením rýchlosti otáčania bodov umiestnených na povrchu zemskej gule. Globálne prejavy Coriolisových síl v planétovej mierke vylúhujú brehy riek tečúcich meridiálnym smerom a krútia gigantické atmosférické víry. Použitie týchto síl je založené na návrhu gyrokompasu - zariadenia, ktoré sa v ľubovoľnej polohe lietadla alebo námorného plavidla spontánne usadí pozdĺž geografického poludníka. Coriolisove sily sú vhodné na určenie zemepisnej šírky v rámci jednej pologule od nich.

Ak pridáme ďalší ukazovateľ miesta, napríklad jednu zo zložiek zemského magnetického poľa, môžeme získať požadovaný systém z dvoch súradníc (kvôli nesúladu medzi osami magnetizmu a rotácie), čo nám umožňuje vytvoriť mapu magnetickej gravitácie. Výpočty však ukázali, že na to, aby boli vtáky vnímané, je sila Coriolisov stále príliš malá, a najmä beznádejne sa prekrývajú a maskujú zrýchleniami, ktoré ovplyvňujú vtáka počas letu (pri vzlete, počas zrýchlenia alebo spomalenia a skutočne, keď akákoľvek zmena rýchlosti letu alebo polohy v priestore).

Vtáčia navigácia

Rozdiel medzi orientáciou kompasu a navigáciou

Cieľ k cieľu obsahuje dve zložky. Po prvé, orientácia kompasu - schopnosť udržiavať vybraný kurz po dlhú dobu, a po druhé, navigácia - schopnosť vykresliť trasu medzi dvoma bodmi na základe porovnania ich súradníc, tj na mape uloženej v pamäti.

Rozdiely medzi jednoduchou orientáciou kompasu a navigáciou sú ilustrované skúsenosťami s prepravou škorcov. Niekoľko tisíc vtákov bolo chytených a zvonených, prepravených z Holandska do Švajčiarska a prepustených. Mladé vtáky, ktoré vo svojom živote vykonali prvú migráciu, smerovali zo Švajčiarska na juhozápad. Podarilo sa im zvoliť správny smer, ale nakoniec sa odklonili od kurzu a boli zreteľne južne od miesta, kam smerovali, a preto nemali na výber, okrem zimy v Španielsku a južných regiónoch Francúzska.

Podľa kompasu sa mladí ľudia správne orientovali, ale škorci si nemohli dovoliť korigovať určité posunutie z ich obvyklej trasy. A dospelí škorci, ktorí už mali skúsenosti s migráciou, dokonale ukázali, že majú vynikajúcu navigáciu ostreľovačov. Dokázali sa navigovať a okamžite si založiť nový kurz v severozápadnom a západnom smere, čím sa ľahko dostali k obvyklému zimovaniu.

Rozdiel medzi priestorovou orientáciou dospelých a mladých vtákov

Aký je rozdiel medzi priestorovou orientáciou dospelých a mladých vtákov? Pohyb zimy mladých zvierat, ktorý prekonal cestu po prvýkrát v živote, je s najväčšou pravdepodobnosťou podriadený inštinktívnym programom správania. Inými slovami, mladý škorec má vrodenú schopnosť lietať v smere zimovania a celkom presne si presne predstavuje, akú vzdialenosť musí prekonať, aby sa dostal k nim.

Ďalšou vecou sú dospelé vtáky, ktoré už navštívili zimné byty a dostali tam určité informácie. Ktorá z nich je najťažšia a kľúčová otázka, presná odpoveď na ňu ešte neexistuje. Môže ísť o akúkoľvek astronomickú alebo geofyzikálnu informáciu, prostredníctvom ktorej je možné dať jedinečnú charakteristiku ktoréhokoľvek bodu na povrchu zemegule. Dospelý vták je teda s najväčšou pravdepodobnosťou schopný porovnať uložené informácie o zimovaní so súčasnými informáciami o svojej polohe.Všetko je ďalej záležitosťou technológie a je to jednoduchá úloha pre každého, kto pozná orientačné zručnosti pomocou kompasu.

Schopnosť holuby nájsť cestu do domu

Úžasná schopnosť holuby nájsť cestu do domu je známa už od nepamäti. Armády starovekých Peržanov, Asýrčanov, Egypťanov a Phoeničanov posielali správy z kampaní s holuby. Počas obidvoch svetových vojen slúžil poštový holub tak, aby boli postavené pomníky na počesť pernatých nosičov listov v Bruseli a vo francúzskom meste Lyon. Na pretekoch sa prepravné holuby prepravujú na 150 až 1 000 km a uvoľňujú sa. Čas návratu vtákov do dovecote sa zaznamenáva pomocou špeciálnych zariadení. Dobre vyškolení holuby lietajú do domu priemernou rýchlosťou 80 kilometrov za hodinu, z ktorých najlepší sú schopní prekonať 1000 kilometrov za deň.

Tretia pamiatka holubov ešte nebola postavená, ale už dlho si zaslúžia vynikajúci príspevok k štúdiu spôsobov orientácie vtákov. Ukázalo sa napríklad, že holuby sa môžu vrátiť z ďalekého dovecote aj napriek najsilnejšej krátkozrakosti. „Myopické“ vtáky sa vyrábali počas experimentu, pričom si na oči položili matné kontaktné šošovky, čo umožnilo rozlíšiť iba obrysy najbližších predmetov. A s takýmito šošovkami boli holuby prepustené 130 km z holubice. Poloslepé vtáky stúpali hore a vrhli sa domov vo vysokej nadmorskej výške, okolo ktorých nič nevideli okrem nepreniknuteľnej šedej hmly. Takmer každému sa podarilo bezpečne dostať na miesto, hoci „krátkozrakosť“ neumožnila nájsť samotného holubníka. Holuby zostúpili v okruhu 200 metrov od nej a trpezlivo sa očakávalo, že sa zbavia nepríjemných šošoviek.

Vtáčie kompasy

Ak je kurz známy, môžete ho sledovať dlhší čas iba pomocou kompasu. V závislosti od okolností vtáky s istotou používajú „kompasy“ najmenej troch rôznych typov. Počas dňa určujú vtáky s vysokou presnosťou polohu svetových strán na slnku. Tomu nezabráni ani svetelný oblak mrakov, pokiaľ vám stále umožňuje cítiť polohu hviezdy na oblohe. V noci prichádza hviezdny „kompas“, ktorý nahrádza slnko, a v odbore manipulácie s ním veľa vtákov vykonávajúcich nočné migrácie tiež dosiahlo veľký úspech. Keď sa počasie úplne zhorší a obloha je po celý deň pokrytá oblakmi, na záchranu pernatých cestujúcich prichádza magnetický „kompas“, s ktorým tiež veľmi odborne zvládajú.

Vedci teda majú na otázku, čo pernatí cestujúci používajú kompas, takmer komplexnú odpoveď. Situácia je zatiaľ horšia s pochopením toho, čo je „navigačná mapa“ vtákov a aké metódy používajú na označenie svojej polohy na ňom. Pripomeňme, že námorníci sa to naučili reálne iba s príchodom presných meracích prístrojov.

Po prvé, chronometer - hodinky s veľmi presným pokrokom, ktoré vám umožňujú sledovať výšku hviezd nad obzorom a ich azimut v presne definovanej hodine počas mnohomesačnej plavby - to je ich poloha vo vzťahu k severnému smeru. Poloha svietidiel sa určuje pomocou sextantu - pomerne komplikovaného nástroja, bez ktorého v priebehu posledných troch storočí z prístavu neopustilo ani jedno plavidlo na veľké vzdialenosti. Na „získanie miesta“ lode je potrebné vykonať najmenej dve merania nadmorskej výšky alebo azimutu hviezd - v akejkoľvek kombinácii.

Po získaní potrebných čísiel pomocou navigačných tabuliek, ktoré čiastočne oslobodili navigátora od zložitých výpočtov, môže s presnosťou niekoľko kilometrov určiť zemepisnú dĺžku a šírku, s ktorou bolo plavidlo v čase merania. Presnejšie, ale neporovnateľne drahšie navigačné metódy, ktoré naznačujú polohu lode alebo lietadla s presnosťou desiatok metrov, boli možné iba s príchodom vesmírnych vozidiel.

Slnečné a hviezdne kompasy

Takže podľa polohy Slnka alebo hviezd na oblohe si môžete nielen udržiavať smer pomocou svietidiel ako náhrady kompasu, ale tiež určiť svoju polohu na povrchu planéty pomocou svietidiel ako smerových svetiel. V súčasnosti je pevne stanovené, že vtáky majú vrodenú schopnosť používať slnečné a hviezdne „kompasy“ v dôsledku prítomnosti presných „vnútorných hodín“, čo vám umožňuje zvoliť správny smer pre akúkoľvek polohu hviezd počas dňa.

Môžu vtáky určiť polohu pomocou slnka a hviezd?

Ak by vývoj navigačných systémov pre vtákov sledoval rovnakú cestu ako vývoj navigačných záležitostí, museli by si nájsť náhradu za chronometer, sextant, kalendár a navyše zvládnuť súhrn vedomostí v astronómii aspoň v rozsahu stredoškolského programu. Potom, keď sa ocitol v neznámej oblasti, ten istý poštový holub mohol určiť svoju polohu vo vzťahu k domu, pričom vyhodnotil rozdiel medzi výškou slnka a azimutom hviezd na novom mieste a uloženou výškou a azimutom rovnakých hviezd v ten istý deň a potom súčasne nad natívnym dovecote.

Najjednoduchší spôsob je počkať na nové miesto na začiatok miestneho poludnia - okamihu horného vyvrcholenia stredu Slnka. Potom by sa mali urobiť dve veci. Najprv sa pozrite na hodiny bežiace v „domácom“ čase a zistite rozdiel v okamihu poludnia. Ak slnko išlo do zenitu pred 12.00, zostal dom na západe, ak neskôr - na východe. Po druhé, musíte sa pozrieť na Slnko a vyhodnotiť jeho výšku nad horizontom. Ak je Slnko na poludnie vyššie ako doma, potom vás osud priviedol na juh, ak je nižší - na juh (samozrejme na južnej pologuli, naopak).

Na prvý pohľad je všetko jednoduché, ale v skutočnosti sú ťažkosti neopísateľné. Ak chcete použiť túto metódu, aj pri jej najjednoduchšej úprave, potrebujete veľké množstvo pamäte a najvyššiu presnosť merania. Mozog vtákov nemá také pamäťové zdroje. Merania na navigačné účely sú navyše príliš zložité na to, aby sa dali robiť „očami“.

Napríklad v zemepisnej šírke mesta Simferopol sa výška každých 100 kilometrov cesty mení iba o 1 °, čas východu a západu slnka - o menej ako 5 minút azimut slnka - o menej ako 1,5 °. Použitie astronomickej orientácie je na dlhé vzdialenosti jednoduchšie - pretože sa znižuje, požiadavky na presnosť merania sa neustále zvyšujú.

Ornitológovia tvrdo pracovali, aby našli podobnosti v metódach navigácie vtákov a ľudí. Všetky štúdie v tomto smere však ešte neboli úspešné. S najväčšou pravdepodobnosťou vtáky určia svoju polohu na zemskom povrchu a nakreslia svoje „mapy“ iným spôsobom. Ktoré - to sa uvidí v budúcnosti. Takto vidia známeho špecialistu v oblasti migrácie vtákov v Petrohrade profesor V.R. Dolnik: „Musíme pripustiť,“ píše, „že navigačný systém vedie vtáky do bodu - v tom najprimeranejšom slova zmysle, v ktorom kedysi dostali (alebo od ktorého naďalej dostávajú) nejaké informácie.

Je zrejmé, že limity presnosti známych systémov, ktoré poskytujú astronomickú, geomagnetickú alebo gravitačnú navigáciu u vtákov, sú 2 až 3 rády nepostačujúce na navigáciu do určitého bodu. To znova (rovnako ako v štúdii holubov s navádzaním) vyvoláva otázku neznámeho faktora, ktorý nám umožňuje myslieť absolútnu navigáciu alebo známy faktor, ale neznámy spôsob, ako ho použiť na navigáciu. “