渡りの範囲が本来惑星である渡り鳥は、地球と周囲の空間の基本的な物理的特性のために、地球の方向付けフィールドに依存する必要があります。特に渡り鳥の配向メカニズムを理解するための多くの希望が鳥類学者の間で地磁気を生み出しました。その存在は地球を太陽系の最も近いすべての惑星から区別します。
鳥の渡りのメカニズム
ある程度の慣習があれば、地球は巨大な磁化されたボールとして想像することができます。地球の表面のすべての点に磁場があり、その方向は常に磁極に面しているコンパスの針を使用して確立するのが簡単です。惑星の磁極は、地球の回転軸が通過する地図または地球上に描かれた地理的極から少し離れていることを思い出してください。
従来のコンパスの矢印は左右にしか移動しないため、磁場の水平成分のみが磁気子午線に沿って地球の磁極に向かっている方向を示しています。しかし、地磁気の力は水平面だけでなく、惑星の中心に向かっても作用します。つまり、磁場にも垂直成分、つまり重力成分があります。コンパスの針が上下を含むすべての方向に移動できる場合、赤道から極に移動すると、その位置が著しく変化します。
赤道では、地球の表面に厳密に平行に、つまり完全に水平に、磁化された端が真北を指すように配置されます。赤道から離れるにつれて、水平線からのずれがより顕著になり、最終的に北極では矢印が惑星の中心を向く、つまり垂直に上昇します。南磁極では、矢印も垂直位置を占めますが、その磁化された「北」端は厳密に上向きになります。したがって、そのようなデバイスを有するコンパスは、北への方向を示すためだけでなく、子午線上のその位置を決定するために、すなわち、緯度の指標として使用することができる。
渡り鳥の磁気配向の仮説
鳥は、従来のコンパスを使用するのと同じ方法で地磁気を使用できます。その矢印は、磁場の水平成分に従い、常に北を向いていますか?鳥はこの成分を感じ、評価することができますか?渡り鳥の磁気の向きの仮説は、100年以上前にサンクトペテルブルクアカデミーA.ミデンドルフの学者によって表明されましたが、その実験的検証の実際の可能性はごく最近になって科学者にのみ現れました。
鳥の渡りを研究する方法
曇った天候での実験で、小型バッテリーから電流が流れている細い金属線で作られた螺旋がハトに帰っていたことが判明しました。晴れた日にはおなじみのソーラーコンパスを使い、自信を持って鳩小屋に向かいました。頭を囲む磁場の方向が地磁気の方向と関係がないことはまったく悲しくありませんでした。
曇りの天候では、頭にらせん状のハトが進路を計画する際に大きなミスを犯し、どこへでも飛んでいったが、らせんのないハトは目立った困難を経験しなかった。これまでに、鳥が磁気コンパスを使用できることを示す証拠ははるかに多くあります。これまでのところ、鳥の位置を特定するために磁場の重力成分を使用する鳥の能力によって、さらに多くの疑いが生じています。
地球の自転と鳥の渡り
かつて、彼らは鳥がコリオリの力の使用に基づくナビゲーション方法を持っているとさえ提案しました。これらの力は地球の回転によって発生します。それらは、地球の球の表面にある点の回転速度の増加に応じて、極から赤道に向かう方向に増加します。惑星規模でのコリオリの力の世界的な兆候は、子午線方向に流れる川の土手の浸出、および巨大な大気の渦のねじれです。これらの力の使用は、ジャイロコンパスの設計に基づいています。これは、航空機または船舶の任意の位置で、地理的子午線に沿って自発的にそれ自体を設定するデバイスです。コリオリの力は、それらから1つの半球内の地理的緯度を決定するのに適しています。
地球の磁場のコンポーネントの1つなど、もう1つの場所インジケーターを追加すると、(磁気と回転の軸の不一致により)2つの座標から目的のシステムを取得でき、磁気重力マップを作成できます。ただし、計算では、鳥に知覚されるために、コリオリの力はまだ小さすぎ、特に、飛行中の鳥に影響を与える加速度によって絶望的に重なり、マスクされている(離陸時、加速中または減速中、実際には飛行速度または空間内の位置の変化)。
鳥のナビゲーション
コンパスの向きとナビゲーションの違い
目標を達成するには、2つのコンポーネントが含まれます。 1つ目は、コンパスの向き-選択したコースを長期間維持する機能、2つ目は、ナビゲーション-座標の比較に基づいて2つのポイント間のコースをプロットする機能、つまり、メモリに保存されているマップ上です。
単純なコンパスの向きとナビゲーションの違いは、ムクドリの輸送経験からわかります。数千羽の鳥が捕まって輪になり、オランダからスイスに運ばれ、放されました。彼らの生活の中で最初の移動をした若い鳥は、スイスから南西に行きました。彼らはなんとか正しい方向を選んだが、最終的にはコースから外れ、目的地のかなり南にいたため、スペインとフランスの南部地域で冬を迎えるしかなかった。
コンパスによると、若者は正しい方向を向いていましたが、ムクドリは通常の経路からの特定の変位を修正する余裕がありませんでした。そして、すでに渡りの経験がある大人のムクドリは、彼らが優れた狙撃ナビゲーションを持っていることを完全に示しました。彼らは北西と西の方向に航行し、すぐに新しいコースを舗装することができ、その結果彼らは通常の冬に簡単に到達しました。
成鳥と若鳥の空間的な向きの違い
成鳥と若鳥の空間的な向きの違いは何ですか?最も可能性が高いのは、幼い動物が越冬するための運動であり、生涯で初めてルートを克服するものは、主に本能的な行動プログラムに従属するものです。言い換えれば、若いムクドリは越冬の方向に飛ぶ生来の能力を持ち、それらに到達するために克服する必要がある距離を正確に想像します。
もう1つは、すでに冬のアパートを訪れ、そこで特定の情報を受け取った成鳥です。どちらが最も難しく重要な質問であり、その正確な答えはまだ存在していません。これは、天文情報または地球物理学的情報であり、それを介して、地球の表面上の任意の点に固有の特性を与えることができます。したがって、成鳥は、保存されている越冬情報とその場所に関する現在の情報を比較できる可能性が最も高いです。さらに、技術の問題であり、コンパスを使用したオリエンテーションのスキルを知っているすべての被験者にとって簡単な作業です。
ハトが家に行く道を見つける能力
ハトが家に行く道を見つける驚くべき能力は、太古の昔から知られています。古代ペルシャ人、アッシリア人、エジプト人、フェニキア人の軍隊が鳩とのキャンペーンからメッセージを送りました。両方の世界大戦の間、鳩のポストは、ブリュッセルとフランスのリヨンの都市で羽をつけられた手紙運搬人に敬意を表して記念碑が建てられたようなサービスを提供しました。競技会では、伝書鳩が150〜1000キロ輸送され、解放されます。鳩が鳩小屋に戻る時間は、特別な装置を使用して記録されます。よく訓練されたハトは、時速80キロの平均速度で家まで飛んでいます。最高のハトは、1日あたり1000キロを超えることができます。
ハトの3番目のモニュメントはまだ建設されていませんが、鳥の方向付けの研究への卓越した貢献により、長い間価値がありました。たとえば、ハトは「近視」が最も強いにもかかわらず、遠方から鳩小屋に戻ることができることがわかりました。 「ミオピック」の鳥は実験期間中に作られ、マットなコンタクトレンズを目に置いたため、最も近い物体の輪郭のみを区別することができました。そして、そのようなレンズで、鳩は鳩小屋から130キロ離れて解放されました。半盲の鳥は上空に舞い上がり、高地に急いで家に駆け寄りました。侵入できない灰色の霧以外は周囲に何も見えませんでした。 「近視」では鳩小屋自体を見つけることができませんでしたが、ほぼ全員が無事にその場所にたどり着きました。ハトは彼女から半径200メートル以内に降下し、迷惑なレンズを取り除くことを辛抱強く期待していました。
鳥のコンパス
コースがわかっている場合は、コンパスの助けを借りてのみ、長期間コースをたどることができます。状況に応じて、鳥は自信を持って少なくとも3種類の「コンパス」を使用します。昼間は、鳥が非常に正確に太陽の基点の位置を決定します。空の星の位置を感じることができる限り、これは雲の軽い覆いによってさえ妨げられません。夜になると、恒星の「羅針盤」が太陽に取って代わり、それを扱う技術では、夜間の渡りを行う多くの鳥も大きな成功を収めました。天候が完全に悪化し、24時間空が雲で覆われている場合、磁気の「コンパス」が羽毛のある旅行者を救助します。
したがって、羽毛のある旅行者が「コンパス」をどのように使用するかという問題に対して、科学者はほぼ包括的な答えを持っています。鳥の「航海地図」とは何か、鳥の位置をマークするために鳥がどのような方法を使用しているかを理解しているため、状況はさらに悪化しています。船員は正確な測定器の出現で初めて、これを実際に行うことを学んだことを思い出してください。
まず、クロノメーター—非常に正確な進行状況を備えた時計。これにより、水平線上の星の高度とその方位を、数か月の航海中に厳密に定義された時間で追跡できます。つまり、北への方向との相対位置です。著名人の位置は六分儀-かなり複雑な道具の助けを借りて決定されます、それなしで最後の3世紀の間に単一の長距離船は港を去りませんでした。船の「場所を取得する」には、星の高度または方位角を少なくとも2回測定する必要があります。
ナビゲーションテーブルを使用して必要な数を取得し、ナビゲーターを複雑な計算から部分的に解放して、彼は数マイルの精度で船舶が測定の瞬間にあった地理的経度と緯度を決定できます。数十メートルの精度で船や航空機の位置を示唆する、より正確であるが比較にならないほど高価な航法は、宇宙船の登場で初めて可能になりました。
太陽と星のコンパス
したがって、太陽や空の星の位置に応じて、コンパスの代わりに発光体を使用して進路を維持できるだけでなく、場所の指標として発光体を使用して惑星の表面上の自分の位置を決定することもできます。現在、正確な「内部時計」の存在により、鳥は太陽と星空の「コンパス」を使用する生来の能力を持っていることがしっかりと確立されており、日中の星のどの位置にも正しい方向を選択できます。
鳥は位置を決定するために太陽と星を使用できますか?
鳥のナビゲーションシステムの進化が航海の発達と同じ道をたどる場合、鳥はクロノメーター、六分儀、カレンダーの代わりを見つけ、さらに、少なくとも中等学校のプログラムのボリュームで天文学の知識の合計を習得する必要があります。次に、不慣れな場所で自分自身を見つけ、同じ保因者ハトが家との関係でその位置を決定し、太陽の高さと新しい場所の星の方位角の差、および同じ日に同じ星の保存された高さと方位角を評価します。ネイティブの鳩小屋の上に同時に。
最も簡単な方法は、現地の正午の新しい場所である太陽の中心の上部集大成の瞬間で待つことです。次に、2つのことを行う必要があります。まず、「自宅」の時刻に動作している時計を見て、正午の瞬間の違いを明らかにします。太陽が12.00の前に天頂に達した場合、家は西にとどまります(遅くても)-東にあります。次に、太陽を見て、地平線上の太陽の高さを評価する必要があります。正午の太陽が家庭よりも高い場合、運命はあなたを南に持ってきました、それよりも低い場合-南から北へ(もちろん、南半球では、その逆です)。
一見、すべてがシンプルですが、実際にはその難しさは言葉では言い表せません。この方法を使用するには、最も単純な変更でも、大量のメモリと最高の測定精度が必要です。鳥の脳はそのような記憶資源を持っていません。さらに、ナビゲーション目的の測定は複雑すぎて「目視」で行うことができません。
たとえば、シンフェロポリ市の緯度では、100 kmごとに太陽の高さが1°だけ変化し、日の出と日没の時間は5分未満、太陽の方位角は1.5°未満しか変化しません。天文学の向きを使用することは、長距離にわたってより簡単です-減少するにつれて、測定精度の要件は着実に増加しています。
鳥類学者たちは、鳥と人の移動方法の類似点を見つけるために一生懸命に取り組んできました。しかし、この方向のすべての研究はまだ成功していません。最も可能性が高いのは、鳥が地球上での位置を特定し、他の方法で「地図」を描画することです。どれが-これは今後見られるように残っています。これが、鳥の渡りの分野で有名な専門家がサンクトペテルブルクのV.R.ドルニク:「認める必要がある」と彼は書いている。「ナビゲーションシステムが鳥をある意味、つまり文字通り、鳥がかつて情報を受け取った(または受け取ったままの)状態に導くということです。
明らかに、鳥に天文学、地磁気、または重力のナビゲーションを提供する私たちが知っているシステムの精度の限界は、ポイントへのナビゲーションには2〜3桁不十分です。これもまた、(鳩の帰巣の研究のように)絶対的なナビゲーション、または既知の要素を意味するいくつかの未知の要素の問題を引き起こしますが、それをナビゲーションに使用する未知の方法です。