Păsările călătoare, a căror gamă de migrație este cu adevărat planetară, trebuie să se bazeze pe câmpuri de orientare globală, datorită proprietăților fizice fundamentale ale globului și spațiului înconjurător. Mai ales multe speranțe pentru înțelegerea mecanismelor de orientare a păsărilor migratoare au dat naștere unui câmp geomagnetic printre ornitologi, prezența căruia distinge Pământul de toate planetele cele mai apropiate ale sistemului solar.
Mecanismele migrației păsărilor
Cu un anumit grad de convenționalitate, Pământul poate fi imaginat ca o bilă gigant magnetizată. În fiecare punct de pe suprafața globului există un câmp magnetic, a cărui direcție este ușor de stabilit cu ajutorul acului busolei, care este întotdeauna orientat spre polul magnetic. Reamintim că polii magnetici ai planetei se află într-o oarecare distanță de polii geografici trași pe o hartă sau un glob prin care trece axa de rotație a Pământului.
Săgeata unei busole convenționale se mișcă doar la stânga și la dreapta, prin urmare, arată direcția numai a componentei orizontale a câmpului, fiind direcționată de-a lungul meridianului magnetic spre polul magnetic al Pământului. Dar forțele magnetismului terestru acționează nu numai în planul orizontal, ci și spre centrul planetei, adică câmpul magnetic are și o componentă verticală sau, cum se spune, gravitațională. Dacă acul busolei s-ar putea deplasa în toate direcțiile, inclusiv în sus și în jos, atunci poziția sa s-ar schimba vizibil pe măsură ce trece de la ecuator la poli.
La ecuator, acesta ar fi situat strict paralel cu suprafața Pământului, adică absolut orizontal, îndreptându-se cu capătul său magnetizat strict spre nord. Pe măsură ce se îndepărtează de ecuator, abaterile sale de la orizontală ar deveni mai vizibile și, în sfârșit, la polul nord, săgeata s-ar îndrepta spre centrul planetei, adică s-ar ridica vertical. La polul magnetic sud, săgeata va ocupa, de asemenea, o poziție verticală, dar capătul său „nord” magnetizat va fi orientat strict în sus. Astfel, o busolă având un astfel de dispozitiv poate fi folosită nu numai pentru a indica direcția către nord, ci și pentru a determina poziția sa pe meridian, adică ca indicator al latitudinii.
Ipoteza orientării magnetice a păsărilor migratoare
Păsările pot folosi magnetismul terestru în același mod în care folosim o busolă convențională, a cărei săgeată, ascultând componenta orizontală a câmpului magnetic, este întotdeauna orientată spre nord? Păsările sunt capabile să simtă și să aprecieze această componentă? Ipoteza orientării magnetice a păsărilor migratoare a fost exprimată de academicianul Academiei St. Petersburg A. Middendorf în urmă cu mai bine de o sută de ani, cu toate acestea, posibilitățile reale pentru verificarea sa experimentală au apărut la oamenii de știință abia în ultimii ani.
O metodă de studiere a migrației păsărilor
Se dovedește că porumbeii cu spirale din sârmă subțire de metal pe cap cu curent electric care curge prin ele din baterii în miniatură în experimente pe vreme tulbure nu s-au întors bine acasă. Pe vreme senină, foloseau busola solară familiară și se îndreptau cu încredere spre porumbel, deloc trist că direcția câmpurilor magnetice din jurul capetelor lor nu avea nimic în comun cu direcția magnetismului terestru.
Pe vreme tulbure, porumbeii cu spirale pe cap au făcut greșeli grave atunci când au trasat cursul și au zburat departe, în timp ce porumbeii fără spirale nu au întâmpinat dificultăți notabile. Până în prezent, există mult mai multe dovezi ale capacității păsărilor de a folosi o busolă magnetică. Mult mai multă îndoială este cauzată până acum de capacitatea păsărilor de a utiliza componenta gravitațională a câmpului magnetic pentru a determina locația lor.
Rotirea pământului și migrația păsărilor
La un moment dat, s-a sugerat chiar că păsările au metode de navigație bazate pe utilizarea forțelor Coriolis. Aceste forțe apar din cauza rotației globului; acestea cresc în direcție de la pol la ecuator în conformitate cu o creștere a vitezei de rotație a punctelor situate pe suprafața sferei terestre. Manifestările globale ale forțelor Coriolis la scară planetară sunt scurgerea malurilor râurilor care curg în direcția meridională și răsucirea unor vortexuri atmosferice gigantice. Utilizarea acestor forțe se bazează pe proiectarea unui giroscop - un dispozitiv care, în orice poziție a unei aeronave sau nave maritime, se instalează spontan de-a lungul meridianului geografic. Forțele Coriolis sunt potrivite pentru a determina latitudinea geografică într-o emisferă.
Dacă adăugăm încă un indicator de loc, de exemplu, una dintre componentele câmpului magnetic al Pământului, atunci putem obține sistemul dorit din două coordonate (datorită nepotrivirii dintre axele magnetismului și ale rotației), ceea ce ne permite să creăm o hartă cu gravitația magnetică. Cu toate acestea, calculele au arătat că, pentru a fi percepute de păsări, forța Coriolis este încă prea mică și, în special, se suprapune fără speranță și se maschează prin accelerațiile care afectează pasărea în zbor (la decolare, în timpul accelerării sau decelerației și, într-adevăr, când orice modificare a vitezei de zbor sau a poziției în spațiu).
Navigare prin păsări
Diferența dintre orientarea busolei și navigare
Trecerea la obiectiv include două componente. În primul rând, orientarea busolei - capacitatea de a menține un curs ales mult timp și, în al doilea rând, navigarea - capacitatea de a parcurge un curs între două puncte pe baza unei comparații a coordonatelor lor, adică pe o hartă stocată în memorie.
Diferențele dintre orientarea simplă a busolei și navigație sunt ilustrate de experiența transportului de foame. Câteva mii de păsări au fost prinse și sunate, transportate din Olanda în Elveția și eliberate. Păsările tinere, care au făcut prima migrație în viața lor, s-au îndreptat din Elveția spre sud-vest. Au reușit să aleagă direcția potrivită, dar în cele din urmă s-au abătut de la curs și au fost vizibil la sud de locul în care se îndreptau și, în consecință, nu aveau de ales decât să ierneze în Spania și în regiunile sudice ale Franței.
Potrivit busolei, tinerii s-au orientat corect, dar înfometările nu-și permiteau să se corecteze pentru o anumită deplasare de la traseul obișnuit. Și starlinii adulți, care aveau deja experiență de migrare, au arătat perfect că au o navigare excelentă cu lunetistul. Au reușit să navigheze și au stabilit imediat un nou curs în direcțiile nord-vestice și vestice și, prin urmare, au ajuns cu ușurință la iernarea obișnuită.
Diferența dintre orientarea spațială a păsărilor adulte și tinere
Care este diferența dintre orientarea spațială a păsărilor adulte și tinere? Cel mai probabil, mișcarea de iernare la animalele tinere, care depășește traseul pentru prima dată în viața lor, este subordonată în principal programelor de comportament instinctiv. Cu alte cuvinte, tânărul înfometat are capacitatea înnăscută de a zbura în direcția iernării și își imaginează destul de exact exact ce distanță trebuie să depășească pentru a ajunge la ele.
Un alt lucru sunt păsările adulte, care au vizitat deja apartamentele de iarnă și au primit acolo anumite informații. Care este cea mai dificilă și cea mai importantă întrebare, răspunsul exact la care nu există încă. Aceasta poate fi orice informație astronomică sau geofizică, prin intermediul căreia este posibil să se dea o caracteristică unică a oricărui punct de pe suprafața globului. Deci, o pasăre adultă este cel mai probabil capabilă să compare informațiile stocate de iernare cu informațiile actuale despre locația sa.Tot mai departe este o problemă de tehnologie și este o sarcină simplă pentru orice subiect care cunoaște abilitățile de orientare folosind o busolă.
Capacitatea porumbeilor de a-și găsi drumul spre casă
Abilitatea uimitoare a porumbeilor de a-și găsi drumul spre casă este cunoscută încă din vremuri imemoriale. Armatele vechilor persi, asirieni, egipteni și fenicieni au trimis mesaje din campanii cu porumbeii. În timpul ambelor războaie mondiale, postul de porumbei a servit un astfel de serviciu, încât monumentele au fost ridicate în onoarea purtătorilor de scrisori cu pene din Bruxelles și orașul francez Lyon. La competiții, porumbeii transportatori sunt transportați pentru 150-1000 de kilometri și eliberați. Ora de întoarcere a păsărilor în porumbel este înregistrată folosind dispozitive speciale. Porumbeii bine pregătiți zboară spre casă cu o viteză medie de 80 de kilometri pe oră, cei mai buni dintre ei sunt capabili să depășească 1000 de kilometri pe zi.
Al treilea monument al porumbeilor nu a fost încă construit, dar au fost demult meritați datorită contribuției lor deosebite la studiul modalităților de orientare a păsărilor. S-a dovedit, de exemplu, că porumbeii se pot întoarce de la mare distanță la porumbel, în ciuda celei mai puternice „observații”. Păsările „văzute” au fost făcute pe durata experimentului, punând lentile de contact mate pe ochi, ceea ce a făcut posibilă distingerea doar a contururilor obiectelor apropiate. Și cu astfel de lentile, porumbeii au fost eliberați la 130 km de porumbel. Păsările pe jumătate orbe s-au ridicat în sus și s-au repezit acasă la mare altitudine, nevăzând nimic în jurul lor, cu excepția unei cețe cenușii impenetrabile. Aproape toată lumea a reușit să ajungă în siguranță la loc, deși „miopia” nu a permis să găsească porumbelul în sine. Porumbeii coborau pe o rază de 200 de metri de ea și se aștepta cu răbdare să scape de lentile enervante.
Busole de pasăre
Când se cunoaște un curs, îl puteți urmări mult timp doar cu ajutorul unei busole. În funcție de circumstanțe, păsările folosesc cu încredere „busole” de cel puțin trei tipuri diferite. În timpul zilei, păsările cu mare precizie determină poziția punctelor cardinale asupra soarelui. Acest lucru nu este împiedicat nici de un învăluire ușor de nori atâta timp cât vă permite totuși să simțiți poziția stelei pe cer. Noaptea, „busola” stelară vine să înlocuiască soarele, iar în arta manipulării lui, multe păsări care efectuează migrații nocturne au obținut de asemenea un mare succes. Când vremea se deteriorează complet și cerul este acoperit de nori în jurul ceasului, o „busolă” magnetică vine la salvarea călătorilor cu pene, cu ajutorul cărora se descurcă foarte priceput.
Astfel, la întrebarea folosirii călătorilor cu pene „busola”, oamenii de știință au un răspuns aproape cuprinzător. Până acum, situația este mai gravă, înțelegând care este „harta de navigație” a păsărilor și ce metode folosesc pentru a marca locația lor pe ea. Amintiți-vă că marinarii au învățat să facă acest lucru în mod real doar cu apariția unor instrumente de măsurare precise.
În primul rând, un cronometru - un ceas cu un progres foarte precis, care vă permite să urmăriți altitudinea stelelor de deasupra orizontului și azimutul lor la o oră strict definită în timpul unui voiaj de mai multe luni - adică a locației lor în raport cu direcția nord. Poziția luminarelor este determinată cu ajutorul unui sextant - un instrument destul de complicat, fără de-a lungul ultimelor trei secole, nici o navă de lungă distanță nu a părăsit portul. Pentru a „obține un loc” al navei, este necesar să faceți cel puțin două măsurători ale altitudinii sau azimutului stelelor - în orice combinație.
După ce a obținut numerele necesare cu ajutorul tabelelor de navigare, eliberând parțial navigatorul de calcule complexe, el poate determina longitudinea și latitudinea geografică, cu care nava se afla la momentul măsurării, cu o precizie de câțiva kilometri. Metode de navigație mai precise, dar incomparabil mai scumpe, care sugerează poziția unei nave sau aeronave cu o precizie de zeci de metri, a devenit posibilă doar cu apariția vehiculelor spațiale.
Busole solare și stelare
Astfel, în funcție de poziția Soarelui sau a stelelor pe cer, nu putem doar să menținem cursul folosind luminare ca substitut pentru o busolă, ci și să determinăm poziția unuia pe suprafața planetei folosind luminare ca indicatori ai unui loc. În prezent, este ferm stabilit că păsările au capacitatea înnăscută de a folosi „busole” solare și înstelate, datorită prezenței unor „ceasuri interioare” precise, care vă permit să alegeți direcția potrivită pentru orice poziție a stelelor în timpul zilei.
Păsările pot folosi soarele și stelele pentru a determina locația?
Dacă evoluția sistemelor de navigație a păsărilor ar urma aceeași cale ca dezvoltarea afacerilor de navigație, atunci păsările ar trebui să găsească un înlocuitor pentru cronometru, sextant, calendar și, în plus, să stăpânească suma cunoștințelor în astronomie cel puțin în volumul programului de învățământ secundar. Apoi, găsindu-se într-o zonă necunoscută, același porumbel purtător și-ar putea determina poziția în raport cu casa, evaluând diferența dintre înălțimea soarelui și azimutul stelelor din noul loc și înălțimea și azimutul stocate ale acelorași stele în aceeași zi și apoi în același timp deasupra porumbelului autohton.
Cea mai ușoară cale este să aștepți un nou loc pentru debutul prânzului local - momentul culminantului superior al centrului Soarelui. Atunci ar trebui făcute două lucruri. În primul rând, priviți ceasurile care rulează la ora „acasă” și stabiliți diferența în momentul prânzului. Dacă Soarele a mers la zenit înainte de ora 12.00, atunci casa a rămas în vest, dacă mai târziu - în est. În al doilea rând, trebuie să te uiți la Soare și să-ți evaluezi înălțimea deasupra orizontului. Dacă Soarele la prânz este mai mare decât acasă, atunci soarta te-a adus spre sud, dacă este mai jos - de la sud la nord (în emisfera sudică, desigur, invers).
La prima vedere, totul este simplu, dar în realitate dificultățile sunt de nedescris. Pentru a utiliza această metodă, chiar și în cea mai simplă modificare, aveți nevoie de o cantitate imensă de memorie și de cea mai mare precizie de măsurare. Creierul păsărilor nu are asemenea resurse de memorie. În plus, măsurătorile pentru scopuri de navigație sunt prea complexe pentru a putea fi făcute „la ochi”.
De exemplu, la latitudinea orașului Simferopol, pentru fiecare 100 de kilometri de drum, înălțimea Soarelui se schimbă cu doar 1 °, ora răsăritului și apusului de soare - cu mai puțin de 5 minute, azimutul Soarelui - cu mai puțin de 1,5 °. Utilizarea orientării astronomice este mai ușoară pe distanțe lungi - pe măsură ce scade, cerințele pentru precizia măsurării sunt în continuă creștere.
Ornitologii au muncit din greu pentru a găsi asemănări în metodele de navigare a păsărilor și oamenilor. Dar toate studiile în această direcție nu au avut încă succes. Cel mai probabil, păsările își determină locația pe suprafața Pământului și își desenează „hărțile” în alte moduri. Care dintre ele - acest lucru rămâne de văzut în viitor. Așa vede un cunoscut specialist în domeniul migrației păsărilor pe profesorul din Sankt Petersburg V.R. Dolnik: „Trebuie să recunoaștem”, scrie el, „că sistemul de navigație conduce păsările către un punct - în sensul cel mai literal al cuvântului, în care au primit odată (sau de la care continuă să primească) câteva informații.
Evident, limitele de precizie ale sistemelor cunoscute de noi care asigură navigația astronomică, geomagnetică sau gravitațională la păsări sunt 2-3 ordine de mărime insuficiente pentru navigația până la un punct. Acest lucru din nou (ca și în studiul porumbeilor care acasă) ridică problema unui factor necunoscut care ne permite să însemnați o navigație absolută sau un factor cunoscut, dar un mod necunoscut de a-l folosi pentru navigare. "