Os pássaros que viajam, cuja faixa de migração é verdadeiramente planetária, precisam contar com campos orientadores globais, devido às propriedades físicas fundamentais do globo e do espaço circundante. Especialmente muitas esperanças de entender os mecanismos de orientação das aves migratórias geraram um campo geomagnético entre os ornitólogos, cuja presença distingue a Terra de todos os planetas mais próximos do sistema solar.

Os mecanismos de migração de aves

Com um certo grau de convencionalidade, a Terra pode ser imaginada como uma bola magnetizada gigante. Em todos os pontos da superfície do globo, existe um campo magnético, cuja direção é fácil de estabelecer usando a agulha da bússola, sempre voltada para o pólo magnético. Lembre-se de que os pólos magnéticos do planeta estão um pouco afastados dos pólos geográficos desenhados em um mapa ou globo através do qual o eixo de rotação da Terra passa.

A flecha de uma bússola convencional se move apenas para a direita e esquerda, portanto, mostra a direção apenas do componente horizontal do campo, sendo direcionada ao longo do meridiano magnético até o polo magnético da Terra. Mas as forças do magnetismo terrestre atuam não apenas no plano horizontal, mas também em direção ao centro do planeta, ou seja, o campo magnético também possui um componente vertical ou, como se costuma dizer, gravitacional. Se a agulha da bússola pudesse se mover em todas as direções, inclusive para cima e para baixo, sua posição mudaria visivelmente à medida que ela se move do equador para os pólos.

No equador, ele estaria localizado estritamente paralelo à superfície da Terra, ou seja, horizontalmente, apontando com sua extremidade magnetizada estritamente ao norte. À medida que se afasta do equador, seus desvios da horizontal se tornam mais visíveis e, finalmente, no pólo norte, a flecha se volta para o centro do planeta, ou seja, aumenta verticalmente. No polo magnético sul, a flecha também ocupará uma posição vertical, mas sua extremidade norte magnetizada estará voltada estritamente para cima. Assim, uma bússola com esse dispositivo pode ser usada não apenas para indicar a direção para o norte, mas também para determinar sua posição no meridiano, ou seja, como um indicador de latitude.

Hipótese da orientação magnética de aves migratórias

Os pássaros podem usar o magnetismo terrestre da mesma maneira que usamos uma bússola convencional, cuja flecha, obedecendo ao componente horizontal do campo magnético, está sempre voltada para o norte? Os pássaros são capazes de sentir e apreciar esse componente? A hipótese da orientação magnética das aves migratórias foi expressa pelo acadêmico da Academia de São Petersburgo A. Middendorf há mais de cem anos, no entanto, possibilidades reais para sua verificação experimental apareceram em cientistas apenas nos anos mais recentes.

Um método de estudar a migração de aves

Acontece que pombos com espirais feitas de finos fios de metal em suas cabeças, com corrente elétrica fluindo através deles a partir de baterias em miniatura em experimentos com tempo nublado, retornaram mal. Quando o tempo estava bom, eles usavam a familiar bússola solar e seguiam confiantes para o pombal, nada triste que a direção dos campos magnéticos ao redor de suas cabeças não tivesse nada em comum com a direção do magnetismo terrestre.

Em tempo nublado, pombos com espirais na cabeça cometiam grandes erros ao traçar o percurso e voavam para qualquer lugar, enquanto pombos sem espirais não experimentavam dificuldades visíveis. Até o momento, há muito mais evidências da capacidade dos pássaros de usar uma bússola magnética. Muito mais dúvidas são causadas até agora pela capacidade dos pássaros de usar o componente gravitacional do campo magnético para determinar sua localização.

Rotação da Terra e migração de aves

Ao mesmo tempo, eles até sugeriram que os pássaros tinham métodos de navegação baseados no uso das forças de Coriolis. Essas forças surgem devido à rotação do globo; eles aumentam na direção do pólo para o equador de acordo com o aumento da velocidade de rotação dos pontos localizados na superfície da esfera da Terra. As manifestações globais das forças de Coriolis em escala planetária são a lixiviação das margens dos rios que fluem na direção meridional e a torção de gigantescos vórtices atmosféricos. O uso dessas forças baseia-se no projeto de um giro-compasso - um dispositivo que, em qualquer posição de uma aeronave ou embarcação marítima, se estabelece espontaneamente ao longo do meridiano geográfico. As forças de Coriolis são adequadas para determinar a latitude geográfica dentro de um hemisfério a partir delas.

Se adicionarmos mais um indicador de local, por exemplo, um dos componentes do campo magnético da Terra, podemos obter o sistema desejado de duas coordenadas (devido à incompatibilidade entre os eixos de magnetismo e rotação), o que nos permite criar um mapa de gravidade magnética. No entanto, os cálculos mostraram que, para ser percebida pelas aves, a força de Coriolis ainda é muito pequena e, em particular, se sobrepõe irremediavelmente e oculta pelas acelerações que afetam a ave em voo (na decolagem, durante a aceleração ou desaceleração e, de fato, quando qualquer alteração na velocidade de vôo ou posição no espaço).

Navegação por pássaros

A diferença entre orientação da bússola e navegação

Ir para o objetivo inclui dois componentes. Em primeiro lugar, a orientação da bússola é a capacidade de manter um curso escolhido por um longo período de tempo e, em segundo lugar, a navegação é a capacidade de traçar um percurso entre dois pontos com base na comparação de suas coordenadas, ou seja, em um mapa armazenado na memória.

As diferenças entre a orientação simples da bússola e a navegação são ilustradas pela experiência de transportar estorninhos. Vários milhares de pássaros foram capturados e cercados, transportados da Holanda para a Suíça e liberados. Os pássaros jovens, que fizeram a primeira migração em suas vidas, foram da Suíça para o sudoeste. Eles conseguiram escolher a direção certa, mas acabaram se desviando do curso e estavam notavelmente ao sul do local para onde estavam indo, e, portanto, não tiveram outra escolha senão passar o inverno na Espanha e nas regiões sul da França.

De acordo com a bússola, os jovens se orientavam corretamente, mas os estorninhos não podiam se dar ao luxo de corrigir uma certa mudança de sua rota habitual. E estorninhos adultos, que já tinham experiência em migração, mostraram perfeitamente que possuem excelente navegação de atiradores. Eles foram capazes de navegar e imediatamente estabeleceram um novo rumo nas direções noroeste e oeste e, como resultado, alcançaram facilmente o inverno normal.

A diferença entre a orientação espacial de aves adultas e jovens

Qual é a diferença entre a orientação espacial de aves adultas e jovens? Muito provavelmente, o movimento de invernada em animais jovens, superando a rota pela primeira vez em suas vidas, está subordinado principalmente a programas instintivos de comportamento. Em outras palavras, o jovem estorninho tem a capacidade inata de voar na direção do inverno e imagina com bastante precisão exatamente que distância ele precisa superar para alcançá-los.

Outra coisa são os pássaros adultos que já visitaram apartamentos de inverno e receberam certas informações por lá. Qual é a pergunta mais difícil e principal, cuja resposta exata ainda não existe. Pode ser qualquer informação astronômica ou geofísica, através da qual é possível fornecer uma característica única de qualquer ponto da superfície do globo. Portanto, é provável que um pássaro adulto possa comparar as informações armazenadas no inverno com as informações atuais sobre sua localização.Tudo o mais é uma questão de tecnologia e é uma tarefa simples para qualquer sujeito que conhece as habilidades de orientação usando uma bússola.

A capacidade dos pombos de encontrar o caminho de casa

A incrível capacidade dos pombos de encontrar o caminho para a casa é conhecida desde tempos imemoriais. Os exércitos dos antigos persas, assírios, egípcios e fenícios enviaram mensagens de campanhas com pombos. Durante as duas guerras mundiais, o posto dos pombos serviu de tal maneira que os monumentos foram erguidos em homenagem aos porta-cartas emplumados em Bruxelas e na cidade francesa de Lyon. Nas competições, os pombos são transportados por 150-1000 quilômetros e liberados. O tempo de retorno das aves ao pombal é registrado usando dispositivos especiais. Pombos bem treinados voam para a casa com uma velocidade média de 80 quilômetros por hora, os melhores são capazes de superar 1000 quilômetros por dia.

O terceiro monumento aos pombos ainda não foi construído, mas há muito é merecido devido à sua notável contribuição ao estudo dos modos de orientação dos pássaros. Descobriu-se, por exemplo, que os pombos podem voltar de muito longe para o pombal, apesar da forte "miopia". Os pássaros "míopes" foram criados durante toda a experiência, colocando lentes de contato foscas nos olhos, o que possibilitou distinguir apenas os contornos dos objetos mais próximos. E com essas lentes, os pombos foram libertados a 130 km do pombal. Os pássaros semi-cegos voaram para cima e correram para casa a grande altitude, sem ver nada a seu redor, exceto uma névoa cinza impenetrável. Quase todo mundo conseguiu chegar ao local com segurança, embora a "miopia" não tenha permitido encontrar o pombal em si. Os pombos desceram a um raio de 200 metros dela e esperavam pacientemente se livrar de lentes irritantes.

Bússolas para pássaros

Quando um curso é conhecido, você pode segui-lo por um longo tempo apenas com a ajuda de uma bússola. Dependendo das circunstâncias, os pássaros usam com confiança "bússolas" de pelo menos três tipos diferentes. Durante o dia, os pássaros com grande precisão determinam a posição dos pontos cardeais no sol. Isso não é evitado nem por uma leve cobertura de nuvens, desde que ainda permita que você sinta a posição da estrela no céu. À noite, a "bússola" estelar substitui o sol e, na arte de lidar com ele, muitos pássaros que realizam migrações noturnas também obtiveram grande sucesso. Quando o tempo se deteriora completamente e o céu está coberto de nuvens o tempo todo, uma “bússola” magnética vem em socorro de viajantes emplumados, com os quais eles também gerenciam com muita habilidade.

Assim, para a pergunta sobre o que os viajantes de penas da "bússola" usam, os cientistas têm uma resposta quase abrangente. A situação é pior até agora, com a compreensão do que é o "mapa de navegação" das aves e quais métodos eles usam para marcar sua localização. Lembre-se de que os marinheiros aprenderam a fazer isso de verdade apenas com o advento de instrumentos de medição precisos.

Primeiro, um cronômetro - um relógio com um progresso muito preciso, permitindo rastrear a altitude das estrelas acima do horizonte e seu azimute em uma hora estritamente definida durante uma viagem de vários meses - ou seja, sua localização em relação à direção norte. A posição dos luminares é determinada com a ajuda de um sextante - um instrumento bastante complexo, sem o qual, ao longo dos últimos três séculos, nenhum navio de longa distância deixou o porto. Para "conseguir um lugar" do navio, é necessário fazer pelo menos duas medições da altitude ou azimute das luminárias - em qualquer combinação.

Tendo obtido os números necessários com a ajuda de tabelas de navegação, liberando parcialmente o navegador de cálculos complexos, ele pode determinar a longitude e latitude geográfica, com as quais a embarcação estava no momento da medição, com uma precisão de várias milhas. Métodos de navegação mais precisos, mas incomparavelmente mais caros, sugerindo a posição de um navio ou aeronave com uma precisão de dezenas de metros, só foram possíveis com o advento dos veículos espaciais.

Bússolas solares e estelares

Assim, de acordo com a posição do Sol ou das estrelas no céu, você pode não apenas manter o curso usando luminárias como substituto de uma bússola, mas também determinar sua posição na superfície do planeta usando luminárias como sinalização. Atualmente, está firmemente estabelecido que os pássaros têm a capacidade inata de usar "bússolas" solares e estreladas, devido à presença de "relógios internos" precisos, permitindo que você escolha a direção certa para qualquer posição das estrelas durante o dia.

Os pássaros podem usar o sol e as estrelas para determinar a localização?

Se a evolução dos sistemas de navegação de aves seguisse o mesmo caminho que o desenvolvimento dos assuntos de navegação, as aves teriam que encontrar um substituto para o cronômetro, sextante, calendário e, além disso, dominar a soma do conhecimento em astronomia, pelo menos no volume do programa da escola secundária. Então, encontrando-se em uma área desconhecida, o mesmo pombo-correio podia determinar sua posição em relação à casa, avaliando a diferença entre a altura do sol e o azimute das estrelas no novo local e a altura e o azimute armazenados das mesmas estrelas no mesmo dia e depois mesmo tempo acima do pombal nativo.

A maneira mais fácil é esperar em um novo local pelo início do meio-dia local - o momento do ponto culminante superior do centro do sol. Então duas coisas devem ser feitas. Primeiro, observe o relógio que funciona no horário "doméstico" e estabeleça a diferença no momento do meio-dia. Se o Sol fosse para o zênite antes das 12h00, a casa continuaria no oeste, se depois - no leste. Em segundo lugar, você precisa olhar para o Sol e avaliar sua altura acima do horizonte. Se o Sol ao meio-dia for mais alto do que em casa, o destino o levará para o sul, se for mais baixo - do sul para o norte (no Hemisfério Sul, é claro, vice-versa).

À primeira vista, tudo é simples, mas, na realidade, as dificuldades são indescritíveis. Para usar esse método, mesmo em sua modificação mais simples, você precisa de uma quantidade enorme de memória e da mais alta precisão de medição. O cérebro dos pássaros não possui esses recursos de memória. Além disso, as medições para fins de navegação são muito complexas para poderem ser feitas "a olho nu".

Por exemplo, na latitude da cidade de Simferopol, a cada 100 quilômetros, a altura do Sol muda em apenas 1 °, a hora do nascer e do pôr do sol - em menos de 5 minutos, o azimute do Sol - em menos de 1,5 °. É mais fácil usar a orientação astronômica por longas distâncias - à medida que diminui, os requisitos para a precisão da medição aumentam constantemente.

Os ornitólogos trabalharam duro para encontrar semelhanças nos métodos de navegação de pássaros e pessoas. Mas todos os estudos nessa direção ainda não foram bem-sucedidos. Muito provavelmente, os pássaros determinam sua localização na superfície da Terra e desenham seus "mapas" de outras maneiras. Quais - isso ainda deve ser visto no futuro. É assim que um especialista bem conhecido no campo da migração de aves vê o professor V.R. de São Petersburgo. Dolnik: “Temos que admitir”, ele escreve, “que o sistema de navegação leva os pássaros a um ponto - no sentido mais literal da palavra, no qual eles receberam uma vez (ou do qual continuam recebendo) algumas informações.

Obviamente, os limites de precisão dos sistemas conhecidos por nós que fornecem navegação astronômica, geomagnética ou gravitacional em aves são 2-3 ordens de magnitude insuficientes para a navegação até certo ponto. Isso de novo (como no estudo de pombos-correio) levanta a questão de algum fator desconhecido que nos permite significar navegação absoluta, ou um fator conhecido, mas uma maneira desconhecida de usá-lo para navegação. ”