يجب أن تعتمد الطيور المتنقلة ، التي يكون نطاق هجرتها كوكبية في طبيعتها ، على حقول التوجيه العالمية ، بسبب الخصائص الفيزيائية الأساسية للكرة الأرضية والمساحة المحيطة بها. وقد أدى الكثير من الآمال بشكل خاص لفهم آليات التوجيه للطيور المهاجرة إلى ظهور مجال مغناطيسي جيولوجي بين علماء الطيور ، حيث يميز وجودها الأرض عن جميع الكواكب الأقرب في المجموعة الشمسية.
آليات هجرة الطيور
مع درجة معينة من التقليدية ، يمكن تخيل الأرض ككرة ممغنطة عملاقة. يوجد في كل نقطة على سطح الكرة الأرضية مجال مغناطيسي يسهل تحديد اتجاهه باستخدام إبرة البوصلة التي تواجه القطب المغناطيسي دائمًا. تذكر أن الأقطاب المغناطيسية للكوكب تقع إلى حد ما بعيدًا عن الأقطاب الجغرافية المرسومة على الخريطة أو الكرة الأرضية التي يمر بها محور دوران الأرض.
يتحرك سهم البوصلة التقليدية يسارًا ويمينًا فقط ، وبالتالي ، فإنه يظهر اتجاه المكون الأفقي للمجال فقط ، حيث يتم توجيهه على طول خط الطول المغناطيسي إلى القطب المغناطيسي للأرض. لكن قوى المغناطيسية الأرضية لا تعمل فقط في المستوى الأفقي ، ولكن أيضًا تجاه مركز الكوكب ، أي أن المجال المغناطيسي يحتوي أيضًا على عنصر رأسي أو ، كما يقولون ، عنصر جاذبية. إذا كانت إبرة البوصلة يمكن أن تتحرك في جميع الاتجاهات ، بما في ذلك لأعلى ولأسفل ، فإن موقعها سيتغير بشكل ملحوظ أثناء انتقالها من خط الاستواء إلى القطبين.
عند خط الاستواء ، سيتم وضعه بشكل موازٍ تمامًا لسطح الأرض ، أي أفقيًا تمامًا ، يشير إلى نهايته الممغنطة شمالًا تمامًا. عندما يتحرك بعيدًا عن خط الاستواء ، ستصبح انحرافاته عن الأفقي أكثر وضوحًا ، وفي النهاية عند القطب الشمالي ، سيتحول السهم إلى مركز الكوكب ، أي أنه سيرتفع عموديًا. في القطب المغناطيسي الجنوبي ، سيحتل السهم أيضًا موضعًا رأسيًا ، لكن نهايته الممغنطة "الشمالية" ستواجه بدقة. وبالتالي ، يمكن استخدام البوصلة التي تحتوي على مثل هذا الجهاز ليس فقط للإشارة إلى الاتجاه إلى الشمال ، ولكن أيضًا لتحديد موقعها على خط الطول ، أي كمؤشر لخط العرض.
فرضية التوجه المغناطيسي للطيور المهاجرة
هل يمكن للطيور استخدام المغناطيسية الأرضية بنفس الطريقة التي نستخدم بها البوصلة التقليدية ، التي يواجه سهمها ، الذي يطيع المكون الأفقي للمجال المغناطيسي ، اتجاه الشمال؟ هل الطيور قادرة على الشعور بهذا العنصر وتقديره؟ تم التعبير عن فرضية التوجه المغناطيسي للطيور المهاجرة من قبل أكاديمي أكاديمية سانت بطرسبرغ أ. ميديندورف قبل أكثر من مائة عام ، ومع ذلك ، لم تظهر الاحتمالات الحقيقية للتحقق التجريبي في العلماء إلا في السنوات الأخيرة فقط.
طريقة لدراسة هجرة الطيور
اتضح أن الحمام اللولبي المصنوع من أسلاك معدنية رفيعة على رؤوسهم مع تيار كهربائي يتدفق عبرهم من البطاريات المصغرة في التجارب على الطقس الغائم لم يعد إلى المنزل جيدًا. في الطقس الصافي ، استخدموا البوصلة الشمسية المألوفة واتجهوا بثقة نحو dovecote ، وليس حزينًا على الإطلاق من أن اتجاه المجالات المغناطيسية المحيطة برؤوسهم ليس له أي شيء مشترك مع اتجاه المغناطيسية الأرضية.
في الطقس الغائم ، ارتكب الحمام ذو اللوالب على رؤوسه أخطاء فادحة عند التخطيط للدورة وطار بعيدًا ، بينما الحمام بدون اللوالب لم يواجه صعوبات ملحوظة. حتى الآن ، هناك المزيد من الأدلة على قدرة الطيور على استخدام البوصلة المغناطيسية. وينشأ الكثير من الشك حتى الآن عن قدرة الطيور على استخدام عنصر الجاذبية للمجال المغناطيسي لتحديد موقعها.
دوران الأرض وهجرة الطيور
في وقت من الأوقات ، تم اقتراح أن الطيور لديها طرق ملاحة تعتمد على استخدام قوات كوريوليس. تنشأ هذه القوى بسبب دوران الكرة الأرضية. تزداد في الاتجاه من القطب إلى خط الاستواء وفقًا لزيادة سرعة دوران النقاط الموجودة على سطح الكرة الأرضية. إن المظاهر العالمية لقوى كوريوليس على نطاق الكواكب تتسرب إلى ضفاف الأنهار المتدفقة في اتجاه الزوال ، والتواء الدوامات العملاقة في الغلاف الجوي. يعتمد استخدام هذه القوى على تصميم بوصلة جيروسكوبية - جهاز يتم إنشاؤه تلقائيًا في أي موقع لطائرة أو سفينة بحرية على طول خط الطول الجغرافي. قوى كوريوليس مناسبة لتحديد خط العرض الجغرافي في نصف الكرة الأرضية.
إذا أضفنا مؤشر مكان آخر ، على سبيل المثال ، أحد مكونات المجال المغناطيسي للأرض ، فيمكننا الحصول على النظام المطلوب من إحداثيات (بسبب عدم التوافق بين محوري المغناطيسية والدوران) ، مما يسمح لنا بإنشاء خريطة للجاذبية المغناطيسية. ومع ذلك ، أظهرت الحسابات أنه من أجل أن تدرك الطيور ، فإن قوة كوريوليس لا تزال صغيرة جدًا ، وعلى وجه الخصوص ، تتداخل بشكل يائس ويخفيها التسارع الذي يؤثر على الطائر أثناء الطيران (عند الإقلاع ، أثناء التسارع أو التباطؤ ، وفي الواقع عندما أي تغيير في سرعة الطيران أو الموقف في الفضاء).
ملاحة الطيور
الفرق بين اتجاه البوصلة والملاحة
الذهاب إلى الهدف يتضمن مكونين. أولاً ، اتجاه البوصلة - القدرة على الحفاظ على دورة مختارة لفترة طويلة ، وثانيًا ، التنقل - القدرة على رسم مسار بين نقطتين بناءً على مقارنة إحداثياتهم ، أي على خريطة مخزنة في الذاكرة.
يتم توضيح الاختلافات بين اتجاه البوصلة البسيطة والملاحة من خلال تجربة نقل الزرزور. تم القبض على عدة آلاف من الطيور وطوقها ونقلها من هولندا إلى سويسرا وإطلاق سراحها. الطيور الصغيرة ، التي قامت بالهجرة الأولى في حياتها ، اتجهت من سويسرا إلى الجنوب الغربي. تمكنوا من اختيار الاتجاه الصحيح ، لكنهم في النهاية انحرفوا عن المسار وكانوا بشكل ملحوظ جنوب المكان الذي كانوا متجهين إليه ، وبالتالي لم يكن لديهم خيار سوى الشتاء في إسبانيا والمناطق الجنوبية من فرنسا.
وفقا للبوصلة ، فإن الشباب يوجهون بشكل صحيح ، لكن الزرزور لا يستطيعون تصحيح تحول معين عن طريقهم المعتاد. وأظهر الزرزور البالغون ، الذين لديهم بالفعل تجربة الهجرة ، تمامًا أن لديهم قناصة ممتازة. كانوا قادرين على التنقل ووضع مسار جديد على الفور في الاتجاهين الشمالي الغربي والغرب ونتيجة لذلك وصلوا بسهولة إلى فصل الشتاء المعتاد.
الفرق بين التوجه المكاني للطيور البالغة والصغيرة
ما الفرق بين التوجه المكاني للطيور البالغة والصغيرة؟ على الأرجح ، تخضع حركة فصل الشتاء في الحيوانات الصغيرة ، والتغلب على الطريق لأول مرة في حياتها ، بشكل أساسي إلى برامج السلوك الغريزية. وبعبارة أخرى ، فإن زرزور الشباب لديه القدرة الفطرية على الطيران في اتجاه فصل الشتاء ويتخيل بدقة المسافة التي يحتاجها للتغلب عليها للوصول إليه.
شيء آخر هو الطيور البالغة التي زارت بالفعل الشقق الشتوية وتلقى معلومات معينة هناك. أيهما هو الأصعب والأكثر أهمية ، ولا يوجد جواب دقيق له حتى الآن. يمكن أن تكون هذه أي معلومات فلكية أو جيوفيزيائية ، يمكن من خلالها إعطاء خاصية فريدة لأي نقطة على سطح الكرة الأرضية. لذا ، فإن الطيور البالغة قادرة على الأرجح على مقارنة معلومات الشتاء المخزنة بالمعلومات الحالية حول موقعها.أبعد من ذلك هو مسألة تقنية ومهمة بسيطة لأي موضوع يعرف مهارات التوجيه باستخدام البوصلة.
قدرة الحمام على إيجاد طريقه إلى المنزل
القدرة المذهلة للحمام على إيجاد طريقهم إلى المنزل معروفة منذ زمن سحيق. أرسلت جيوش الفرس والأشوريين والمصريين والفينيقيين رسائل من حملات الحمام. خلال الحربين العالميتين ، خدم بريد الحمام مثل هذه الخدمة التي أقيمت المعالم على شرف ناقلات الرسائل ذات الريش في بروكسل ومدينة ليون الفرنسية. في المسابقات ، يتم نقل الحمام الناقل لمسافة 150-1000 كيلومتر وإطلاقه. يتم تسجيل وقت عودة الطيور إلى الحمام باستخدام أجهزة خاصة. يطير الحمام المدرب جيدًا إلى المنزل بمتوسط سرعة 80 كيلومترًا في الساعة ، وأفضلها قادر على التغلب على 1000 كيلومتر في اليوم.
النصب الثالث للحمام لم يتم بناؤه بعد ، لكنهم يستحقون منذ فترة طويلة بسبب إسهامهم البارز في دراسة طرق توجيه الطيور. اتضح ، على سبيل المثال ، أن الحمام يمكن أن يعود من بعيد إلى الحمام على الرغم من "قصر النظر" الأقوى. تم عمل الطيور "قصيرة النظر" طوال فترة التجربة ، ووضع العدسات اللاصقة غير اللامعة على أعينهم ، مما جعل من الممكن التمييز فقط بين خطوط أقرب الأشياء. ومع هذه العدسات ، تم إطلاق الحمام على بعد 130 كم من الحمام. ارتفعت الطيور نصف العمياء إلى الأعلى وهرعت إلى المنزل على ارتفاع عالٍ ، ولم تر أي شيء حولها باستثناء الضباب الرمادي الذي لا يمكن اختراقه. تمكن الجميع تقريبًا من الوصول بأمان إلى المكان ، على الرغم من أن "قصر النظر" لم يسمح بالعثور على الحمام نفسه. نزل الحمام داخل دائرة نصف قطرها 200 متر منها ويتوقع بصبر التخلص من العدسات المزعجة.
بوصلات الطيور
عندما تكون الدورة معروفة ، يمكنك متابعتها لفترة طويلة فقط بمساعدة البوصلة. اعتمادًا على الظروف ، تستخدم الطيور بثقة "بوصلات" من ثلاثة أنواع مختلفة على الأقل. في النهار ، تحدد الطيور بدقة كبيرة موضع النقاط الأساسية على الشمس. لا يتم منع ذلك حتى من خلال غطاء خفيف من الغيوم طالما أنه لا يزال يسمح لك بالشعور بوضع النجم في السماء. في الليل ، تأتي "البوصلة" النجمية لتحل محل الشمس ، وفي فن التعامل معها ، حققت العديد من الطيور التي تقوم بالهجرة الليلية نجاحًا كبيرًا أيضًا. عندما يتدهور الطقس تمامًا وتغطى السماء بالغيوم على مدار الساعة ، تأتي "بوصلة" مغناطيسية لإنقاذ المسافرين ذوي الريش ، والتي يمكنهم أيضًا التعامل معها بمهارة شديدة.
وهكذا ، بالنسبة إلى السؤال حول ما يستخدمه المسافرون "ذو بوصلة" ، فإن لدى العلماء إجابة شبه شاملة. الوضع أسوأ حتى الآن مع فهم ما هي "الخريطة الملاحية" للطيور والأساليب التي يستخدمونها لتحديد موقعها عليها. تذكر أن البحارة تعلموا القيام بذلك بشكل حقيقي فقط مع ظهور أدوات قياس دقيقة.
بادئ ذي بدء ، الكرونومتر - ساعة ذات تقدم دقيق للغاية ، مما يسمح لك بتتبع ارتفاع النجوم فوق الأفق وسمتها في ساعة محددة بدقة خلال رحلة لعدة أشهر - أي موقعها فيما يتعلق بالاتجاه إلى الشمال. يتم تحديد وضع الأضواء بمساعدة السداسي - وهو أداة معقدة نوعًا ما ، والتي بدونها على مدار القرون الثلاثة الماضية لم تغادر سفينة واحدة لمسافات طويلة الميناء. من أجل "الحصول على مكان" للسفينة ، من الضروري إجراء قياسين على الأقل لارتفاع أو سمت النجوم - في أي مجموعة.
بعد الحصول على الأرقام اللازمة بمساعدة جداول الملاحة ، وتحرير الملاح جزئيًا من الحسابات المعقدة ، يمكنه تحديد خط الطول وخط العرض الجغرافي ، الذي كانت السفينة فيه وقت القياس ، بدقة عدة أميال. أكثر دقة ، ولكن طرق الملاحة الأكثر تكلفة بشكل لا يقارن ، مما يشير إلى موقع سفينة أو طائرة بدقة عشرات الأمتار ، أصبحت ممكنة فقط مع ظهور المركبات الفضائية.
البوصلات الشمسية والنجوم
وبالتالي ، وفقًا لموضع الشمس أو النجوم في السماء ، لا يمكنك فقط الحفاظ على المسار باستخدام النجوم كبديل للبوصلة ، ولكن أيضًا تحديد موقعك على سطح الكوكب باستخدام النجوم كعلامات. حاليًا ، من الثابت أن الطيور لديها القدرة الفطرية على استخدام "البوصلات" الشمسية والنجومية ، نظرًا لوجود "ساعات داخلية" دقيقة ، مما يسمح لك باختيار الاتجاه الصحيح لأي موضع من النجوم خلال النهار.
هل يمكن للطيور استخدام الشمس والنجوم لتحديد الموقع؟
إذا كان تطور أنظمة ملاحة الطيور سيتبع نفس المسار الذي تتبعه تنمية الشؤون الملاحية ، فسيتعين على الطيور إيجاد بديل للكرونومتر ، sextant ، التقويم ، علاوة على ذلك ، إتقان مجموع المعرفة في علم الفلك على الأقل في حجم برنامج المدرسة الثانوية. بعد ذلك ، عندما وجد نفسه في منطقة غير مألوفة ، يمكن لنفس الحمام الحامل تحديد موقعه فيما يتعلق بالمنزل ، وتقييم الفرق بين ارتفاع الشمس وسمت النجوم في المكان الجديد والارتفاع المخزن والسمت لنفس النجوم في نفس اليوم ثم نفس الوقت فوق dovecote الأصلي.
أسهل طريقة هي الانتظار في المكان الجديد عند الظهر - لحظة تتويج مركز الشمس. ثم يجب عمل شيئين. أولاً ، انظر إلى الساعات التي تعمل في وقت "المنزل" ، وحدد الفرق في لحظة الظهر. إذا ذهبت الشمس إلى الذروة قبل الساعة 12.00 ، فسيبقى المنزل في الغرب ، إذا لاحقًا - في الشرق. ثانيًا ، تحتاج إلى النظر إلى الشمس وتقييم ارتفاعها فوق الأفق. إذا كانت الشمس عند الظهر أعلى من المنزل ، فإن المصير قد أتى بك إلى الجنوب ، إذا كان أقل - من الجنوب إلى الشمال (في نصف الكرة الجنوبي ، بالطبع ، والعكس صحيح).
للوهلة الأولى ، كل شيء بسيط ، ولكن في الواقع الصعوبات لا توصف. لاستخدام هذه الطريقة ، حتى في أبسط تعديل لها ، تحتاج إلى قدر كبير من الذاكرة وأعلى دقة للقياس. لا يمتلك دماغ الطيور مثل هذه الموارد من الذاكرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن القياسات لأغراض الملاحة معقدة للغاية بحيث لا يمكن إجراؤها "بالعين".
على سبيل المثال ، عند خط عرض مدينة سيمفيروبول ، لكل 100 كيلومتر من الطريق ، يتغير ارتفاع الشمس بمقدار 1 درجة فقط ، ووقت شروق الشمس وغروبها - بأقل من 5 دقائق ، سمت الشمس - بأقل من 1.5 درجة. يعد استخدام التوجيه الفلكي أسهل على مسافات طويلة - نظرًا لانخفاضه ، تزداد متطلبات دقة القياس بشكل مطرد.
لقد عمل علماء الطيور بجد لإيجاد أوجه تشابه في طرق الملاحة بين الطيور والأشخاص. لكن جميع الدراسات في هذا الاتجاه لم تكن ناجحة بعد. على الأرجح ، تحدد الطيور موقعها على سطح الأرض وترسم "خرائطها" بطرق أخرى. أي منها - يبقى أن نراه في المستقبل. هذه هي الطريقة التي يرى بها أخصائي معروف في مجال هجرة الطيور أستاذ سانت بطرسبرغ V.R. كتب دولنيك: "علينا أن نعترف ،" أن نظام الملاحة يقود الطيور إلى نقطة - بالمعنى الحرفي للكلمة ، التي تلقاها ذات مرة (أو التي استمروا في تلقيها) بعض المعلومات.
من الواضح أن حدود دقة الأنظمة المعروفة لنا والتي توفر الملاحة الفلكية أو الجيومغناطيسية أو الجاذبية في الطيور هي 2-3 مرات من حيث الحجم غير كافية للملاحة إلى نقطة. هذا مرة أخرى (كما هو الحال في دراسة الحمام الزاجل) يثير سؤال بعض العوامل غير المعروفة التي تسمح لنا بتضمين التنقل المطلق ، أو عامل معروف ، ولكن طريقة غير معروفة لاستخدامه للملاحة ".
