Птице које путују, чији је досег заиста планетарне природе, морају се ослањати на поља оријентације глобалног карактера, због основних физичких својстава планете и околног простора. Посебно пуно наде за разумевање механизама оријентације птица селица створило је геомагнетно поље међу орнитолозима, чије присуство Земљу разликује од свих најближих планета Сунчевог система.
Механизми миграције птица
Са одређеним степеном конвенционалности, Земља се може замислити као џиновска магнетизована кугла. У свакој тачки на површини света постоји магнетно поље, чији се правац лако утврдити помоћу игле компаса, која је увек окренута магнетном полу. Подсетимо се да су магнетни полови планете мало удаљени од географских полова нацртаних на мапи или глобусу кроз који пролази оси ротације Земље.
Стрелица конвенционалног компаса помера се само лево и десно, дакле, показује смер само хоризонталне компоненте поља, усмерене дуж магнетног меридијана до магнетног пола Земље. Али силе земаљског магнетизма делују не само у хоризонталној равни, већ и према центру планете, односно, магнетно поље такође има вертикалну или, како кажу, гравитациону компоненту. Ако би се игла компаса могла кретати у свим правцима, укључујући горе и доле, тада би се њен положај приметно променио док се креће од екватора према половима.
На екватору би био смештен строго паралелно са површином Земље, то јест, апсолутно хоризонтално, усмерен ка магнетизованом крају тачно на север. Како се одмиче од екватора, његова би одступања од хоризонталне постајала приметнија и коначно би се на северном полу стрелица окренула ка центру планете, односно подигла би се окомито. На јужном магнетном полу стрелица ће такође заузимати вертикални положај, али ће магнетизовани „северни“ крај бити окренут строго према горе. Тако се компас који има такав уређај може користити не само за означавање правца ка северу, већ и за одређивање његовог положаја на меридијану, односно као показатеља географске ширине.
Хипотеза магнетне оријентације птица селица
Могу ли птице да користе земаљски магнетизам на исти начин као што користимо конвенционални компас, чија стрелица је, поштујући хоризонталну компоненту магнетног поља, увек окренута ка северу? Да ли птице могу да осете и цене ову компоненту? Хипотезу о магнетној оријентацији птица селица је изразио академик Санкт Петербуршке академије А. Миддендорф пре више од сто година, међутим, стварне могућности за њену експерименталну верификацију појавиле су се код научника тек у последњим годинама.
Метода проучавања миграције птица
Испада да се голубови са спиралама направљеним од танке металне жице на глави са електричном струјом која струји кроз њих из минијатурних батерија у експериментима у облачном времену нису се добро вратили кући. У ведром времену, користили су нам познати соларни компас и самоуверено кренули према голубарници, нимало жалосно што правац магнетних поља који окружују њихове главе нема ништа заједничко са правцем земаљског магнетизма.
У облачно време, голубови са спиралама на глави направили су велике грешке приликом планирања стазе и одлетели далеко, док голубови без спирале нису имали приметних тешкоћа. До данас, постоји много више доказа о способности птица да користе магнетни компас. Много више сумње узрокује способност птица да користе гравитациону компоненту магнетног поља да би одредили своју локацију.
Ротација Земље и миграција птица
У једном тренутку чак се сугерисало да птице имају навигационе методе засноване на употреби Цориолисових снага. Ове силе настају услед ротације глобуса; они се повећавају у правцу од пола ка екватора у складу са повећањем брзине ротације тачака које се налазе на површини земљине кугле. Глобалне манифестације Цориолисових сила на планетарној скали су испирање обала река које теку у меридијанском правцу и увијање гигантских атмосферских вртлога. Употреба ових сила заснива се на дизајну жирокомпаса - уређаја који се на било ком положају авиона или морског пловила спонтано поставља дуж географског меридијана. Цориолисове снаге погодне су за одређивање географске ширине унутар једне хемисфере од њих.
Ако додамо још један индикатор места, на пример, једну од компоненти Земљиног магнетног поља, тада можемо да добијемо жељени систем из две координате (због неусклађености између осе магнетизма и ротације), што нам омогућава да направимо мапу магнетне гравитације. Међутим, прорачуни су показали да је Цориолисова сила да би је уочили птице и даље премала и, посебно, безнадно преклапају се и маскирају убрзања која утичу на птицу у лету (при полијетању, током убрзања или успоравања, и заиста када свака промена брзине лета или положаја у простору.
Навигација за птице
Разлика између оријентације компаса и навигације
Долазак до циља укључује две компоненте. Прво, оријентација компаса - способност дужег одржавања одабраног курса, и друго, навигација - способност цртања курса између две тачке на основу поређења њихових координата, односно на мапи која је сачувана у меморији.
Разлике између једноставне оријентације компаса и навигације илустроване су искуством транспорта стакленика. Неколико хиљада птица је ухваћено и звоњено, превезено из Холандије у Швајцарску и пуштено. Младе птице, које су извршиле прву миграцију у животу, отишле су из Швајцарске на југозапад. Успели су да одаберу прави смер, али су на крају одступили од стазе и били су примјетно јужно од места у које су се упутили, па према томе нису имали другог избора него да зими пређу у Шпанију и јужне делове Француске.
Према компасу, младићи су се правилно оријентисали, али звезде нису могле да приуште да се исправе за одређени помак од свог уобичајеног пута. И одрасле старлинге, које су већ имале искуство миграције, савршено су показале да имају одличну снајперску навигацију. Били су у стању да се навигавају и одмах су поставили нови правац у северозападном и западном правцу и као резултат тога лако стигли до уобичајене зимовања.
Разлика између просторне оријентације одраслих и младих птица
Која је разлика између просторне оријентације одраслих и младих птица? Највјероватније, покрет за зимовање младих животиња, први пут у њиховом животу, подређен је инстинктивним програмима понашања. Другим речима, млади старлинг има урођену способност да лети у правцу зимовања и прилично тачно замишља тачно удаљеност коју треба да превали да би их достигао.
Друга ствар су одрасле птице које су већ посетиле зимске апартмане и тамо су добиле одређене информације. Које је најтеже и кључно питање, чији тачан одговор још не постоји. То могу бити било које астрономске или геофизичке информације, путем којих је могуће дати јединствену карактеристику било које тачке на површини земаљске кугле. Дакле, одрасла птица највероватније може да упореди сачуване податке о зимовању са тренутним информацијама о њеној локацији.Све даље је ствар технологије и једноставан је задатак за сваки предмет који познаје вјештине оријентације помоћу компаса.
Способност голубова да пронађу свој пут до куће
Невероватна способност голубова да пронађу свој пут до куће позната је од давнина. Војске древних Перзијанаца, Асирца, Египћана и Феничана слале су поруке из кампања са голубовима. Током оба светска рата, голубарски пост служио је такву услугу да су постављени споменици у част пернатих носача писама у Бриселу и француском граду Лиону. На такмичењима се голубови-превозници превозе 150-1000 километара и пуштају. Време повратка птица у голубарника бележи се помоћу посебних уређаја. Добро обучени голубови лете до куће просјечном брзином од 80 километара на сат, а најбољи од њих су у стању да пређу 1000 километара дневно.
Трећи споменик голубима још није изграђен, али они су то дуго заслужили због свог изузетног доприноса проучавању начина оријентације птица. Испоставило се, на пример, да се голубови могу вратити од далеке до голубарнице упркос најјачој „кратковидности“. „Видне птице“ су прављене током трајања експеримента, стављајући матиране контактне леће на очи, што је омогућило разликовање само обриса најближих предмета. А са таквим сочивима, голубови су пуштени 130 км од голубице. Полуслепе птице узлетјеле су према горе и појуриле кући с велике висине, не видећи ништа око себе осим непробојне сиве магле. Скоро сви су успели безбедно да стигну до места, мада „кратковидност“ није дозволила да пронађе саму голубу. Голубови су се спустили у радијусу од 200 метара од ње и стрпљиво су очекивали да се реше досадних сочива.
Бирд цомпассес
Када је курс познат, можете га дуго пратити само уз помоћ компаса. У зависности од околности, птице самоуверено користе „компасе“ најмање три различите врсте. Дању птице с великом тачношћу одређују положај кардиналних тачака на сунцу. То не спречава чак ни лагано облачење све док вам и даље омогућава да осетите положај звезде на небу. Ноћу, звјездани „компас“ долази замијенити сунце, а у умјетности руковања с њим многе су птице које врше ноћне миграције постигле и велики успјех. Када се време потпуно погорша и небо је обасјано облацима из сата, магнетни „компас“ долази у помоћ пернатим путницима, са којима такође вешто управљају.
На научници, на питање шта користе „компас“ пернати путници, постоји готово исцрпан одговор. Ситуација је још гора са разумевањем шта је „навигациона мапа“ птица и које методе користе за обележавање њихове локације на њој. Подсјетимо да су морнари научили да то раде само са појавом тачних мјерних инструмената.
Пре свега, хромометар - сат са врло прецизним напретком, који вам омогућава да надгледате надморску висину звезда изнад хоризонта и њихов азимут у тачно одређеном часу током вишемесечне пловидбе - то јест њихов положај у односу на северни смер. Положај светиљки одређује се уз помоћ секстаната - прилично сложеног инструмента, без којег током последња три века ниједан брод на велике удаљености није напустио луку. Да би се „пронашло место“ брода, потребно је извршити најмање два мерења висине или азимута светла - у било којој комбинацији.
Добивањем потребних бројева уз помоћ табела за навигацију, делимично ослобађајући навигатора од сложених израчуна, може одредити географску дужину и ширину, с којом је брод био у тренутку мерења, са тачношћу од неколико миља. Тачније, али неупоредиво скупље методе навигације, које сугеришу положај брода или летелице са тачношћу десетака метара, постале су могуће тек појавом свемирских возила.
Соларни и звездасти компаси
Према томе, према положају Сунца или звезда на небу, не можете само да одржавате курс користећи светиљке као замену за компас, већ и одредите свој положај на површини планете користећи светиљке као путоказе. Тренутно је чврсто утврђено да птице имају урођену способност да користе соларне и звездасте „компасе“, због присуства тачних „унутрашњих сатова“, који вам омогућавају да одаберете прави смер за било који положај звезда током дана.
Могу ли птице да користе сунце и звезде за одређивање локације?
Ако би еволуција навигацијских система за птице ишла истим путем као и развој навигационих послова, птице би морале да пронађу замену за хронометар, секстант, календар и, осим тога, савладају збир знања из астрономије, барем у обиму средњошколског програма. Затим, нађући се у непознатом подручју, исти голуб-голуб могао је да одреди свој положај у односу на кућу, процењујући разлику између висине сунца и азимута звезда на новом месту и ускладиштене висине и азимута истих звезда истог дана, а затим у исто време изнад родне голубице.
Најлакши начин је чекати на новом месту за почетак локалног поднева - тренутка горње кулминације центра Сунца. Тада би требало урадити две ствари. Прво, погледајте сат који ради у "кућном" времену и утврдите разлику у тренутку поднева. Ако је Сунце отишло у зенит пре 12.00, кућа је остала на западу, ако је касније на истоку. Друго, требате погледати Сунце и проценити његову висину изнад хоризонта. Ако је Сунце у подне веће него код куће, онда вас је судбина довела на југ, ако је ниже - на југ ка северу (на Јужној хемисфери, наравно, обрнуто).
На први поглед све је једноставно, али у стварности су тешкоће неописиве. Да бисте користили ову методу чак и у њеној најједноставнијој модификацији, потребна вам је огромна количина меморије и највећа тачност мерења. Мозак птица нема такве ресурсе за памћење. Поред тога, мерења у навигационе сврхе су превише сложена да би се могла вршити „оком“.
На пример, на земљописној ширини града Симферопол, за сваких 100 километара пута, висина Сунца се мења за само 1 °, време изласка и заласка сунца - за мање од 5 минута, азимут Сунца - за мање од 1,5 °. Лакше је користити астрономску оријентацију на великим даљинама - како се смањују, захтеви за тачношћу мерења непрестано расту.
Орнитолози су напорно радили да би пронашли сличности у методама пловидбе птица и људи. Али све студије у овом правцу још нису успешне. Највјероватније, птице одређују свој положај на Земљиној површини и цртају своје „мапе“ на друге начине. Које - то остаје да се види у будућности. Овако познати професор у области миграције птица види професора из Санкт Петербурга В.Р. Долник: „Морамо да признамо“, пише он, „да навигациони систем доводи птице до тачке - у дословном смислу те речи, у којој су једном добили (или од кога и даље примају) неке информације.
Очигледно, границе тачности познатих нама система који пружају астрономску, геомагнетну или гравитациону навигацију код птица су 2-3 реда величине недовољна за навигацију до неке тачке. Ово поново (као у истраживању голубова код куће) поставља питање неког непознатог фактора који нам омогућава да мислимо на апсолутну навигацију или на познати фактор, али непознат начин његовог коришћења за навигацију. "