Wandervögel, deren Migrationsbereich wirklich planetarischer Natur ist, müssen sich aufgrund der grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Globus und des umgebenden Weltraums auf global ausgerichtete Felder verlassen. Besonders viele Hoffnungen auf das Verständnis der Orientierungsmechanismen von Zugvögeln haben unter Ornithologen ein geomagnetisches Feld erzeugt, dessen Anwesenheit die Erde von allen nächstgelegenen Planeten des Sonnensystems unterscheidet.

Die Mechanismen der Vogelwanderung

Mit einem gewissen Grad an Konventionalität kann man sich die Erde als eine riesige magnetisierte Kugel vorstellen. An jedem Punkt der Erdoberfläche befindet sich ein Magnetfeld, dessen Richtung mit der Kompassnadel, die immer zum Magnetpol zeigt, leicht zu bestimmen ist. Denken Sie daran, dass die Magnetpole des Planeten etwas von den geografischen Polen entfernt liegen, die auf einer Karte oder einem Globus gezeichnet sind, durch die die Erdrotationsachse verläuft.

Der Pfeil eines herkömmlichen Kompasses bewegt sich nur nach rechts und links und zeigt daher nur die Richtung der horizontalen Komponente des Feldes an, die entlang des magnetischen Meridians zum Magnetpol der Erde gerichtet ist. Die Kräfte des Erdmagnetismus wirken aber nicht nur in der horizontalen Ebene, sondern auch in Richtung des Mittelpunkts des Planeten, dh das Magnetfeld hat auch eine vertikale oder, wie sie sagen, Gravitationskomponente. Wenn sich die Kompassnadel in alle Richtungen bewegen könnte, einschließlich nach oben und unten, würde sich ihre Position merklich ändern, wenn sie sich vom Äquator zu den Polen bewegt.

Am Äquator würde es streng parallel zur Erdoberfläche liegen, dh absolut horizontal, wobei sein magnetisiertes Ende streng nach Norden zeigt. Wenn es sich vom Äquator wegbewegt, werden seine Abweichungen von der Horizontalen deutlicher und schließlich würde sich der Pfeil am Nordpol zur Mitte des Planeten drehen, dh er würde vertikal ansteigen. Am südlichen Magnetpol nimmt der Pfeil ebenfalls eine vertikale Position ein, sein magnetisiertes „Nordende“ zeigt jedoch streng nach oben. Somit kann ein Kompass mit einer solchen Vorrichtung nicht nur verwendet werden, um die Richtung nach Norden anzuzeigen, sondern auch, um seine Position auf dem Meridian zu bestimmen, dh als Indikator für den Breitengrad.

Hypothese der magnetischen Orientierung von Zugvögeln

Können Vögel den Erdmagnetismus genauso verwenden wie einen herkömmlichen Kompass, dessen Pfeil, der der horizontalen Komponente des Magnetfelds gehorcht, immer nach Norden zeigt? Können Vögel diese Komponente fühlen und schätzen? Die Hypothese der magnetischen Orientierung von Zugvögeln wurde vom Akademiker der St. Petersburger Akademie A. Middendorf vor mehr als hundert Jahren geäußert, doch erst in den letzten Jahren haben Wissenschaftler echte Möglichkeiten für ihre experimentelle Überprüfung gefunden.

Eine Methode zur Untersuchung der Vogelwanderung

Es stellte sich heraus, dass Tauben mit Spiralen aus dünnem Metalldraht auf ihren Köpfen, durch die bei Experimenten mit bewölktem Wetter elektrischer Strom aus Miniaturbatterien floss, nicht gut nach Hause zurückkehrten. Bei klarem Wetter benutzten sie den bekannten Sonnenkompass und gingen selbstbewusst auf den Taubenschlag zu, was keineswegs traurig war, dass die Richtung der Magnetfelder, die ihre Köpfe umgaben, nichts mit der Richtung des Erdmagnetismus zu tun hatte.

Bei bewölktem Wetter machten Tauben mit Spiralen auf dem Kopf grobe Fehler beim Planen des Kurses und flogen überall hin, während Tauben ohne Spiralen keine merklichen Schwierigkeiten hatten. Bis heute gibt es viel mehr Hinweise auf die Fähigkeit von Vögeln, einen Magnetkompass zu verwenden. Viel mehr Zweifel werden bisher durch die Fähigkeit der Vögel verursacht, die Gravitationskomponente des Magnetfelds zu nutzen, um ihren Standort zu bestimmen.

Erdrotation und Vogelzug

Zu einer Zeit wurde sogar vermutet, dass Vögel Navigationsmethoden hatten, die auf dem Einsatz von Coriolis-Kräften basierten. Diese Kräfte entstehen durch die Rotation des Globus; Sie nehmen in der Richtung vom Pol zum Äquator entsprechend der Zunahme der Rotationsgeschwindigkeit von Punkten auf der Erdoberfläche zu. Die globalen Manifestationen der Coriolis-Kräfte auf planetarischer Ebene sind das Auswaschen der Ufer von Flüssen, die in meridionaler Richtung fließen, und das Verdrehen gigantischer atmosphärischer Wirbel. Die Verwendung dieser Kräfte basiert auf der Konstruktion eines Kreiselkompasses - eines Geräts, das sich an jeder Position eines Flugzeugs oder Seeschiffes spontan entlang des geografischen Meridians aufstellt. Coriolis-Kräfte sind geeignet, um den geografischen Breitengrad innerhalb einer Hemisphäre zu bestimmen.

Wenn wir einen weiteren Ortsindikator hinzufügen, beispielsweise eine der Komponenten des Erdmagnetfelds, können wir das gewünschte System aus zwei Koordinaten (aufgrund der Nichtübereinstimmung zwischen den Magnetismus- und Rotationsachsen) erhalten, wodurch wir eine Magnetgravitationskarte erstellen können. Die Berechnungen zeigten jedoch, dass die Coriolis-Kraft, um von den Vögeln wahrgenommen zu werden, immer noch zu gering ist und sich insbesondere hoffnungslos durch die Beschleunigungen überlappt und maskiert, die den Vogel im Flug beeinflussen (beim Start, beim Beschleunigen oder Abbremsen und tatsächlich wann jede Änderung der Fluggeschwindigkeit oder Position im Weltraum).

Vogelnavigation

Der Unterschied zwischen Kompassausrichtung und Navigation

Das Erreichen des Ziels umfasst zwei Komponenten. Erstens die Kompassorientierung - die Fähigkeit, einen ausgewählten Kurs für eine lange Zeit beizubehalten, und zweitens die Navigation - die Fähigkeit, einen Kurs zwischen zwei Punkten basierend auf einem Vergleich ihrer Koordinaten, dh auf einer im Speicher gespeicherten Karte, zu zeichnen.

Die Unterschiede zwischen einfacher Kompassausrichtung und Navigation werden durch die Erfahrung beim Transport von Staren veranschaulicht. Mehrere tausend Vögel wurden gefangen und beringt, von Holland in die Schweiz transportiert und freigelassen. Junge Vögel, die die erste Wanderung in ihrem Leben unternahmen, zogen von der Schweiz in den Südwesten. Es gelang ihnen, die richtige Richtung zu wählen, aber sie weichen schließlich vom Kurs ab und befanden sich merklich südlich des Ortes, zu dem sie unterwegs waren, und dementsprechend hatten sie keine andere Wahl, als in Spanien und den südlichen Regionen Frankreichs zu überwintern.

Laut Kompass orientierten sich die Jugendlichen richtig, aber die Stare konnten es sich nicht leisten, eine bestimmte Verschiebung von ihrer üblichen Route zu korrigieren. Und erwachsene Stare, die bereits Migrationserfahrung hatten, zeigten perfekt, dass sie eine ausgezeichnete Scharfschützen-Navigation haben. Sie konnten navigieren und sofort neue Wege in nordwestlicher und westlicher Richtung einschlagen, wodurch sie leicht ihre übliche Überwinterung erreichten.

Der Unterschied zwischen der räumlichen Ausrichtung von erwachsenen und jungen Vögeln

Was ist der Unterschied zwischen der räumlichen Ausrichtung von erwachsenen und jungen Vögeln? Höchstwahrscheinlich ist die Bewegung zur Überwinterung bei Jungtieren, die zum ersten Mal in ihrem Leben den Weg überwindet, hauptsächlich instinktiven Verhaltensprogrammen untergeordnet. Mit anderen Worten, der junge Star hat die angeborene Fähigkeit, in Richtung Überwinterung zu fliegen, und stellt sich ziemlich genau vor, welche Entfernung er überwinden muss, um sie zu erreichen.

Eine andere Sache sind erwachsene Vögel, die bereits Winterwohnungen besucht und dort bestimmte Informationen erhalten haben. Welche ist die schwierigste und wichtigste Frage, deren genaue Antwort es noch nicht gibt. Dies können beliebige astronomische oder geophysikalische Informationen sein, durch die es möglich ist, jedem Punkt auf der Erdoberfläche eine eindeutige Eigenschaft zu geben. Ein erwachsener Vogel kann also höchstwahrscheinlich gespeicherte Überwinterungsinformationen mit aktuellen Informationen über seinen Standort vergleichen.Alles andere ist eine Frage der Technologie und eine einfache Aufgabe für jedes Fach, das die Fähigkeiten der Orientierung mit einem Kompass kennt.

Die Fähigkeit von Tauben, den Weg zum Haus zu finden

Die erstaunliche Fähigkeit von Tauben, den Weg zum Haus zu finden, ist seit jeher bekannt. Die Armeen der alten Perser, Assyrer, Ägypter und Phönizier sandten Nachrichten von Kampagnen mit Tauben. Während beider Weltkriege diente der Taubenposten einem solchen Dienst, dass Denkmäler zu Ehren der gefiederten Briefträger in Brüssel und der französischen Stadt Lyon errichtet wurden. Bei Wettbewerben werden Brieftauben für 150-1000 Kilometer transportiert und freigelassen. Die Zeit der Rückkehr der Vögel zum Taubenschlag wird mit speziellen Geräten aufgezeichnet. Gut ausgebildete Tauben fliegen mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 80 Stundenkilometern zum Haus, die besten von ihnen können 1000 Kilometer pro Tag überwinden.

Das dritte Denkmal für die Tauben wurde noch nicht errichtet, aber sie sind seit langem verdient, da sie einen herausragenden Beitrag zur Erforschung der Orientierungsweisen von Vögeln leisten. Es stellte sich zum Beispiel heraus, dass Tauben trotz der stärksten „Kurzsichtigkeit“ von weit her zum Taubenschlag zurückkehren können. Für die Dauer des Experiments wurden „kurzsichtige“ Vögel hergestellt, die matte Kontaktlinsen auf ihre Augen setzten, wodurch nur die Konturen der nächstgelegenen Objekte unterschieden werden konnten. Und mit solchen Linsen wurden Tauben 130 km vom Taubenschlag entfernt freigelassen. Halbblinde Vögel stiegen auf und stürmten in großer Höhe nach Hause. Sie sahen nichts um sich herum außer einem undurchdringlichen grauen Nebel. Fast jeder schaffte es, sicher an den Ort zu gelangen, obwohl "Myopie" es nicht erlaubte, den Taubenschlag selbst zu finden. Tauben stiegen in einem Umkreis von 200 Metern von ihr herab und erwarteten geduldig, lästige Linsen loszuwerden.

Vogelkompasse

Wenn ein Kurs bekannt ist, können Sie ihn lange Zeit nur mit Hilfe eines Kompasses verfolgen. Abhängig von den Umständen verwenden Vögel sicher „Kompasse“ von mindestens drei verschiedenen Typen. Tagsüber bestimmen Vögel mit großer Genauigkeit die Position der Kardinalpunkte auf der Sonne. Dies wird auch durch ein leichtes Wolkendecken nicht verhindert, solange Sie noch die Position des Sterns am Himmel spüren können. Nachts ersetzt der Sternenkompass die Sonne, und in der Kunst, damit umzugehen, erzielten auch viele Vögel, die Nachtwanderungen durchführten, große Erfolge. Wenn sich das Wetter vollständig verschlechtert und der Himmel rund um die Uhr mit Wolken bedeckt ist, hilft ein magnetischer „Kompass“ gefiederten Reisenden, mit denen sie auch sehr geschickt umgehen.

Auf die Frage, was „Kompass“ -Federreisende verwenden, haben Wissenschaftler eine fast umfassende Antwort. Bisher ist die Situation schlimmer, wenn man versteht, was die „Navigationskarte“ der Vögel ist und mit welchen Methoden sie ihren Standort darauf markieren. Erinnern Sie sich daran, dass Segler dies erst mit dem Aufkommen genauer Messinstrumente gelernt haben.

Zunächst ein Chronometer - eine Uhr mit einem sehr genauen Fortschritt, mit der Sie die Höhe der Sterne über dem Horizont und ihren Azimut zu einer genau definierten Stunde während einer mehrmonatigen Reise verfolgen können - dh ihre Position in Bezug auf die Nordrichtung. Die Position der Leuchten wird mit Hilfe eines Sextanten bestimmt - ein recht komplexes Instrument, ohne das im Laufe der letzten drei Jahrhunderte kein einziges Fernschiff den Hafen verlassen hat. Um einen Platz auf dem Schiff zu "bekommen", müssen mindestens zwei Messungen der Höhe oder des Azimuts der Sterne durchgeführt werden - in beliebiger Kombination.

Nachdem er die erforderlichen Zahlen mithilfe von Navigationstabellen erhalten hat, wodurch der Navigator teilweise von komplexen Berechnungen befreit wird, kann er den geografischen Längen- und Breitengrad, mit dem sich das Schiff zum Zeitpunkt der Messung befand, mit einer Genauigkeit von mehreren Meilen bestimmen. Genauere, aber unvergleichlich teurere Navigationsmethoden, die die Position eines Schiffes oder Flugzeugs mit einer Genauigkeit von mehreren zehn Metern nahe legen, wurden erst mit dem Aufkommen von Raumfahrzeugen möglich.

Sonnen- und Sternenkompass

Entsprechend der Position der Sonne oder der Sterne am Himmel kann man den Kurs nicht nur mit Leuchten als Ersatz für einen Kompass aufrechterhalten, sondern auch die Position auf der Oberfläche des Planeten anhand von Leuchten als Indikatoren für einen Ort bestimmen. Derzeit ist fest etabliert, dass Vögel aufgrund des Vorhandenseins genauer „interner Uhren“ die angeborene Fähigkeit haben, Sonnen- und Sternenkompasse zu verwenden, sodass Sie die richtige Richtung für jede Position der Sterne während des Tages wählen können.

Können Vögel die Sonne und die Sterne nutzen, um den Standort zu bestimmen?

Wenn die Entwicklung der Vogelnavigationssysteme dem gleichen Weg folgen würde wie die Entwicklung der Navigationsangelegenheiten, müssten die Vögel einen Ersatz für Chronometer, Sextant, Kalender finden und darüber hinaus die Summe der astronomischen Kenntnisse zumindest im Umfang des Sekundarschulprogramms beherrschen. Wenn sich dieselbe Brieftaube in einem unbekannten Gebiet befindet, kann sie ihre Position in Bezug auf das Haus bestimmen und den Unterschied zwischen der Höhe der Sonne und dem Azimut der Sterne am neuen Ort und der gespeicherten Höhe und dem Azimut derselben Sterne am selben Tag und dann bewerten gleichzeitig über dem einheimischen Taubenschlag.

Am einfachsten ist es, am neuen Ort des lokalen Mittagessens zu warten - dem Moment des oberen Höhepunkts des Sonnenzentrums. Dann sollten zwei Dinge getan werden. Schauen Sie sich zunächst die Uhr an, die zur "Heimat" -Zeit läuft, und stellen Sie den Unterschied im Moment des Mittags fest. Wenn die Sonne vor 12.00 Uhr auf den Zenit ging, blieb das Haus im Westen, wenn später - im Osten. Zweitens müssen Sie die Sonne betrachten und ihre Höhe über dem Horizont bewerten. Wenn die Sonne am Mittag höher ist als zu Hause, dann hat Sie das Schicksal nach Süden gebracht, wenn es niedriger ist - von Süden nach Norden (auf der südlichen Hemisphäre natürlich umgekehrt).

Auf den ersten Blick ist alles einfach, aber in Wirklichkeit sind die Schwierigkeiten unbeschreiblich. Um diese Methode auch in ihrer einfachsten Modifikation verwenden zu können, benötigen Sie eine enorme Menge an Speicher und die höchste Messgenauigkeit. Das Gehirn von Vögeln verfügt nicht über solche Speicherressourcen. Darüber hinaus sind Messungen für Navigationszwecke zu komplex, um „mit dem Auge“ durchgeführt werden zu können.

Auf dem Breitengrad der Stadt Simferopol ändert sich beispielsweise pro 100 Kilometer die Höhe der Sonne nur um 1 °, die Zeit des Sonnenauf- und -untergangs - um weniger als 5 Minuten, der Azimut der Sonne - um weniger als 1,5 °. Es ist einfacher, die astronomische Ausrichtung über große Entfernungen zu verwenden - da sie abnimmt, steigen die Anforderungen an die Messgenauigkeit stetig.

Ornithologen haben hart gearbeitet, um Ähnlichkeiten in den Navigationsmethoden von Vögeln und Menschen zu finden. Alle Studien in dieser Richtung waren jedoch noch nicht erfolgreich. Höchstwahrscheinlich bestimmen die Vögel ihren Standort auf der Erdoberfläche und zeichnen ihre „Karten“ auf andere Weise. Welche - das bleibt in Zukunft abzuwarten. So sieht ein bekannter Spezialist auf dem Gebiet der Vogelwanderung den St. Petersburger Professor V.R. Dolnik: „Wir müssen zugeben“, schreibt er, „dass das Navigationssystem die Vögel zu einem Punkt führt - im wahrsten Sinne des Wortes, an dem sie einmal Informationen erhalten haben (oder von denen sie weiterhin Informationen erhalten).

Offensichtlich sind die Genauigkeitsgrenzen von uns bekannten Systemen, die eine astronomische, geomagnetische oder Gravitationsnavigation bei Vögeln ermöglichen, 2-3 Größenordnungen unzureichend für die Navigation zu einem Punkt. Dies wiederum (wie bei der Untersuchung von Brieftauben) wirft die Frage nach einem unbekannten Faktor auf, der es uns ermöglicht, absolute Navigation oder einen bekannten Faktor zu bedeuten, aber eine unbekannte Art, ihn für die Navigation zu verwenden. “