Reizende vogels, wiens migratiebereik echt planetair van aard is, moeten vertrouwen op globaal gerichte velden, vanwege de fundamentele fysische eigenschappen van de aarde en de omringende ruimte. Vooral veel hoop voor het begrijpen van de oriëntatiemechanismen van trekvogels hebben een geomagnetisch veld gegenereerd onder ornithologen, waarvan de aanwezigheid de aarde onderscheidt van alle dichtstbijzijnde planeten van het zonnestelsel.

De mechanismen van vogeltrek

Met een zekere mate van conventionaliteit kan de aarde worden voorgesteld als een gigantische gemagnetiseerde bal. Op elk punt op het aardoppervlak is er een magnetisch veld, waarvan de richting gemakkelijk te bepalen is met de kompasnaald, die altijd naar de magnetische pool wijst. Bedenk dat de magnetische polen van de planeet enigszins verwijderd zijn van de geografische polen die zijn getekend op een kaart of bol waar de rotatieas van de aarde doorheen gaat.

De pijl van een conventioneel kompas beweegt alleen naar links en rechts, daarom toont het de richting van alleen de horizontale component van het veld, gericht langs de magnetische meridiaan naar de magnetische pool van de aarde. Maar de krachten van het aardmagnetisme werken niet alleen in het horizontale vlak, maar ook richting het centrum van de planeet, dat wil zeggen dat het magnetische veld ook een verticale of, zoals ze zeggen, gravitatiecomponent. Als de kompasnaald in alle richtingen zou kunnen bewegen, ook op en neer, dan zou zijn positie merkbaar veranderen als hij van de evenaar naar de polen beweegt.

Op de evenaar zou het zich strikt parallel aan het aardoppervlak bevinden, dat wil zeggen, absoluut horizontaal, wijzend met het gemagnetiseerde uiteinde strikt naar het noorden. Als het zich van de evenaar verwijdert, worden zijn afwijkingen van het horizontale vlak duidelijker en tenslotte zal de pijl bij de noordpool naar het midden van de planeet draaien, dat wil zeggen verticaal stijgen. Bij de magnetische zuidpool zal de pijl ook een verticale positie innemen, maar het gemagnetiseerde 'noordelijke' uiteinde zal strikt naar boven wijzen. Zo kan een kompas met een dergelijke inrichting niet alleen worden gebruikt om de richting naar het noorden aan te geven, maar ook om zijn positie op de meridiaan te bepalen, dat wil zeggen als een breedtegraad.

Hypothese van de magnetische oriëntatie van trekvogels

Kunnen vogels aardmagnetisme gebruiken op dezelfde manier als we een conventioneel kompas gebruiken, waarvan de pijl, gehoorzaam aan de horizontale component van het magnetische veld, altijd naar het noorden wijst? Kunnen vogels dit onderdeel voelen en waarderen? De hypothese van de magnetische oriëntatie van trekvogels werd meer dan honderd jaar geleden uitgedrukt door de academicus van de St. Petersburg Academie A. Middendorf, maar echte mogelijkheden voor de experimentele verificatie ervan verschenen pas de laatste jaren bij wetenschappers.

Een methode om vogeltrek te bestuderen

Het blijkt dat duiven met spiralen gemaakt van dunne metaaldraad op hun hoofd gemonteerd met elektrische stroom die door miniatuurbatterijen heen stroomt in experimenten met bewolkt weer slecht terugkeerden. Bij helder weer gebruikten ze het bekende zonnekompas en gingen vol vertrouwen op weg naar de duiventil, helemaal niet verdrietig dat de richting van de magnetische velden rond hun hoofd niets gemeen had met de richting van het aardmagnetisme.

Bij bewolkt weer maakten duiven met spiralen op hun hoofd grove fouten bij het uitzetten van de koers en vlogen overal weg, terwijl duiven zonder spiralen geen merkbare moeilijkheden ondervonden. Tot op heden is er veel meer bewijs van het vermogen van vogels om een ​​magnetisch kompas te gebruiken. Tot dusver is er veel meer twijfel ontstaan ​​door het vermogen van vogels om de zwaartekrachtscomponent van het magnetische veld te gebruiken om hun locatie te bepalen.

Aardrotatie en vogeltrek

Eens werd zelfs gesuggereerd dat vogels navigatiemethoden hadden gebaseerd op het gebruik van Corioliskrachten. Deze krachten ontstaan ​​door de rotatie van de bol; ze nemen toe in de richting van de pool naar de evenaar in overeenstemming met een toename van de rotatiesnelheid van punten op het aardoppervlak. De wereldwijde manifestaties van de Coriolis-krachten op planetaire schaal zijn de uitspoeling van de oevers van rivieren die in meridionale richting stromen en het draaien van gigantische atmosferische wervelingen. Het gebruik van deze krachten is gebaseerd op de constructie van een gyrokompas - een apparaat dat zich op elke positie van een vliegtuig of zeeschip spontaan langs de geografische meridiaan plaatst. Corioliskrachten zijn geschikt voor het bepalen van de geografische breedtegraad binnen een halfrond van hen.

Als we nog een plaatsindicator toevoegen, bijvoorbeeld een van de componenten van het aardmagnetisch veld, dan kunnen we het gewenste systeem uit twee coördinaten halen (vanwege de mismatch tussen de assen van magnetisme en rotatie), waardoor we een magnetische zwaartekrachtkaart kunnen maken. Uit de berekeningen bleek echter dat, om door de vogels te worden waargenomen, de Corioliskracht nog steeds te klein is en met name hopeloos overlapt en maskeert door de versnellingen die de vogel tijdens de vlucht beïnvloeden (bij het opstijgen, tijdens versnellen of vertragen, en inderdaad wanneer elke verandering in vliegsnelheid of positie in de ruimte).

Vogelnavigatie

Het verschil tussen kompasoriëntatie en navigatie

Naar het doel gaan omvat twee componenten. Ten eerste, kompasoriëntatie - de mogelijkheid om een ​​gekozen koers lang vast te houden, en ten tweede navigatie - de mogelijkheid om een ​​koers tussen twee punten uit te zetten op basis van een vergelijking van hun coördinaten, dat wil zeggen op een in het geheugen opgeslagen kaart.

De verschillen tussen eenvoudige kompasoriëntatie en navigatie worden geïllustreerd door de ervaring met het vervoeren van spreeuwen. Enkele duizenden vogels werden gevangen en geringd, van Nederland naar Zwitserland vervoerd en vrijgelaten. Jonge vogels, die de eerste trek in hun leven maakten, gingen van Zwitserland naar het zuidwesten. Ze slaagden erin de juiste richting te kiezen, maar ze weken uiteindelijk van de koers af en waren duidelijk ten zuiden van de plaats waar ze naartoe gingen, en daarom hadden ze geen andere keus dan te overwinteren in Spanje en de zuidelijke regio's van Frankrijk.

Volgens het kompas oriënteerden de jongeren zich correct, maar de spreeuwen konden het zich niet veroorloven om voor een bepaalde verplaatsing van hun gebruikelijke route te corrigeren. En volwassen spreeuwen, die al migratie-ervaring hadden, lieten perfect zien dat ze uitstekende sluipschuttersnavigatie hebben. Ze waren in staat om te navigeren en legden onmiddellijk de nieuwe koers in de noordwestelijke en westelijke richting aan en bereikten daardoor gemakkelijk hun gebruikelijke overwintering.

Het verschil tussen de ruimtelijke oriëntatie van volwassen en jonge vogels

Wat is het verschil tussen de ruimtelijke oriëntatie van volwassen en jonge vogels? Hoogstwaarschijnlijk is de beweging voor overwintering bij jonge dieren, die de route voor het eerst in hun leven overwint, voornamelijk ondergeschikt aan instinctieve gedragsprogramma's. Met andere woorden, de jonge spreeuw heeft het aangeboren vermogen om in de richting van overwintering te vliegen en stelt zich vrij nauwkeurig voor welke afstand hij moet overbruggen om ze te bereiken.

Een ander ding zijn volwassen vogels die al winterappartementen hebben bezocht en daar bepaalde informatie hebben ontvangen. Welke is de moeilijkste en belangrijkste vraag, het exacte antwoord is er nog niet. Dit kan astronomische of geofysische informatie zijn, waardoor het mogelijk is om een ​​uniek kenmerk van elk punt op het aardoppervlak te geven. Een volwassen vogel kan dus waarschijnlijk opgeslagen overwinteringsinformatie vergelijken met actuele informatie over zijn locatie.Alles is verder een kwestie van technologie en is een eenvoudige taak voor elk onderwerp dat de vaardigheden van oriëntatie kent met behulp van een kompas.

Het vermogen van duiven om hun weg naar huis te vinden

Het verbazingwekkende vermogen van duiven om hun weg naar het huis te vinden is al sinds mensenheugenis bekend. De legers van de oude Perzen, Assyriërs, Egyptenaren en Feniciërs stuurden berichten van campagnes met duiven. De duivenpost diende tijdens beide wereldoorlogen zodanig dat monumenten werden opgericht ter ere van de gevederde brievenbussen in Brussel en de Franse stad Lyon. Op wedstrijden worden postduiven 150-1000 kilometer vervoerd en losgelaten. De tijd van terugkeer van vogels naar de duiventil wordt geregistreerd met behulp van speciale apparaten. Goed opgeleide duiven vliegen met een gemiddelde snelheid van 80 kilometer per uur naar het huis, de beste kunnen 1000 kilometer per dag overbruggen.

Het derde monument voor duiven is nog niet gebouwd, maar ze zijn al lang verdiend vanwege hun uitstekende bijdrage aan de studie van de oriëntatie van vogels. Zo bleek dat duiven ondanks de sterkste "bijziendheid" van ver weg terug kunnen komen naar de duiventil. Tijdens de duur van het experiment werden 'bijziend' vogels gemaakt, waarbij matte contactlenzen op hun ogen werden aangebracht, waardoor alleen de contouren van de dichtstbijzijnde objecten konden worden onderscheiden. En met dergelijke lenzen werden duiven 130 km van de duiventil losgelaten. Halfblinde vogels schoten omhoog en haastten zich op grote hoogte naar huis, zonder iets anders om zich heen te zien dan een ondoordringbare grijze mist. Bijna iedereen slaagde erin om veilig naar de plaats te komen, hoewel de "bijziendheid" de duiventil zelf niet kon vinden. Duiven daalden binnen een straal van 200 meter van haar af en verwachtten geduldig vervelende lenzen te verwijderen.

Vogel kompassen

Wanneer een koers bekend is, kun je deze lange tijd alleen volgen met behulp van een kompas. Afhankelijk van de omstandigheden gebruiken vogels vol vertrouwen 'kompassen' van ten minste drie verschillende typen. Overdag bepalen vogels met grote nauwkeurigheid de positie van de windstreken op de zon. Dit wordt niet voorkomen, zelfs niet door een lichtwolk van wolken, zolang je nog steeds de positie van de ster aan de hemel kunt voelen. 'S Nachts komt het stellaire' kompas 'de zon vervangen, en in de kunst om ermee om te gaan, behaalden veel vogels die nachtmigraties uitvoerden ook groot succes. Wanneer het weer volledig verslechtert en de lucht de klok rond bedekt is met wolken, komt een magnetisch "kompas" de gevederde reizigers te hulp, waarmee ze ook zeer bekwaam omgaan.

Dus op de vraag wat "kompas" gevederde reizigers gebruiken, hebben wetenschappers een bijna alomvattend antwoord. De situatie is tot nu toe slechter met inzicht in wat de "navigatiekaart" van vogels is en welke methoden ze gebruiken om hun locatie erop te markeren. Bedenk dat zeilers dit pas echt hebben geleerd met de komst van nauwkeurige meetinstrumenten.

Allereerst een chronometer - een horloge met een zeer nauwkeurige voortgang, waarmee u de hoogte van de sterren boven de horizon en hun azimut kunt volgen op een strikt gedefinieerd uur tijdens een reis van vele maanden - dat wil zeggen, hun locatie ten opzichte van de noordelijke richting. De positie van de armaturen wordt bepaald met behulp van een sextant - een vrij complex instrument, zonder welke in de loop van de laatste drie eeuwen geen enkel langeafstandsschip de haven heeft verlaten. Om "een plaats" van het schip te krijgen, is het noodzakelijk om ten minste twee metingen van de hoogte of het azimut van de sterren te doen - in elke combinatie.

Nadat hij met behulp van navigatietabellen de benodigde cijfers heeft verkregen, waardoor de navigator gedeeltelijk is vrijgemaakt van complexe berekeningen, kan hij de geografische lengte- en breedtegraad bepalen waarmee het vaartuig zich op het moment van meten bevond, met een nauwkeurigheid van enkele kilometers. Nauwkeuriger, maar niet te vergelijken duurdere navigatiemethoden, die de positie van een schip of vliegtuig suggereren met een nauwkeurigheid van tientallen meters, werden pas mogelijk met de komst van ruimtevaartuigen.

Zonne- en sterrenkompassen

Dus, afhankelijk van de positie van de zon of sterren aan de hemel, kan men niet alleen de koers behouden met behulp van armaturen als vervanging van een kompas, maar ook de positie van de persoon op het oppervlak van de planeet bepalen met armaturen als indicatoren van een plaats. Momenteel staat vast dat vogels het aangeboren vermogen hebben om zonne- en sterrenkompassen te gebruiken, dankzij de aanwezigheid van nauwkeurige 'interne klokken', waardoor u de juiste richting kunt kiezen voor elke positie van de sterren gedurende de dag.

Kunnen vogels de zon en sterren gebruiken om de locatie te bepalen?

Als de evolutie van vogelnavigatiesystemen hetzelfde pad zou volgen als de ontwikkeling van navigatieaangelegenheden, dan zouden de vogels een vervanging voor de chronometer, sextant, kalender moeten vinden en bovendien de som van kennis in de astronomie moeten beheersen, althans in het volume van het middelbare schoolprogramma. Toen hij zich in een onbekend gebied bevond, kon dezelfde postduif zijn positie ten opzichte van het huis bepalen, waarbij hij het verschil evalueerde tussen de hoogte van de zon en het azimut van de sterren op een nieuwe plaats en de opgeslagen hoogte en azimut van dezelfde sterren op dezelfde dag en daarna tegelijkertijd boven de inheemse duiventil.

De gemakkelijkste manier is om te wachten op de nieuwe plaats van de lokale middag - het moment van het hoogste hoogtepunt van het centrum van de zon. Dan moeten er twee dingen worden gedaan. Kijk eerst naar de klok die op de "thuistijd" loopt en stel het verschil vast op het moment van de middag. Als de zon vóór 12.00 uur naar het zenit ging, bleef het huis in het westen, als het later was - in het oosten. Ten tweede moet je naar de zon kijken en de hoogte boven de horizon evalueren. Als de zon 's middags hoger is dan thuis, heeft het lot je naar het zuiden gebracht, of lager - zuid naar noord (op het zuidelijk halfrond natuurlijk omgekeerd).

Op het eerste gezicht is alles eenvoudig, maar in werkelijkheid zijn de moeilijkheden niet te beschrijven. Om deze methode te gebruiken, zelfs bij de eenvoudigste aanpassing, hebt u een enorme hoeveelheid geheugen en de hoogste meetnauwkeurigheid nodig. Het brein van vogels beschikt niet over dergelijke geheugenbronnen. Daarnaast zijn metingen voor navigatiedoeleinden te complex om 'met het oog' te kunnen doen.

Bijvoorbeeld, op de breedtegraad van de stad Simferopol, voor elke 100 kilometer van de weg, verandert de hoogte van de zon met slechts 1 °, de tijd van zonsopgang en zonsondergang - met minder dan 5 minuten, het azimut van de zon - met minder dan 1,5 °. Het gebruik van astronomische oriëntatie is gemakkelijker over lange afstanden - naarmate het afneemt, nemen de vereisten voor meetnauwkeurigheid gestaag toe.

Ornithologen hebben hard gewerkt om overeenkomsten te vinden in de navigatiemethoden van vogels en mensen. Maar alle onderzoeken in deze richting zijn nog niet succesvol geweest. Hoogstwaarschijnlijk bepalen de vogels hun locatie op het aardoppervlak en tekenen ze hun "kaarten" op andere manieren. Welke - dit valt in de toekomst nog te bezien. Zo ziet een bekende specialist op het gebied van vogeltrek de Sint-Petersburgse hoogleraar V.R. Dolnik: "We moeten toegeven," schrijft hij, "dat het navigatiesysteem de vogels naar een punt leidt - in de meest letterlijke zin van het woord, waarin ze ooit informatie ontvingen (of waaruit ze blijven ontvangen).

Het is duidelijk dat de nauwkeurigheidsgrenzen van systemen die ons bekend zijn die astronomische, geomagnetische of gravitatieve navigatie bij vogels bieden, 2-3 ordes van grootte onvoldoende zijn om naar een punt te navigeren. Dit roept weer (zoals bij de studie van postduiven) de vraag op van een onbekende factor die ons in staat stelt absolute navigatie te bedoelen, of een bekende factor, maar een onbekende manier om het te gebruiken voor navigatie. ”