Rändlinnud, kelle rändeulatus on oma olemuselt tõeliselt planetaarne, peavad maakera ja ümbritseva ruumi põhiliste füüsikaliste omaduste tõttu toetuma globaalselt orienteeruvatele väljadele. Eriti palju lootusi rändlindude orientatsioonimehhanismide mõistmiseks tekitas ornitoloogide seas geomagnetiline väli, mille olemasolu eristab Maad kõigist Päikesesüsteemi lähimatest planeetidest.
Lindude rändemehhanismid
Teatud tavapärasusega võib Maad ette kujutada hiiglasliku magnetiseeritud kuulina. Igas maakera pinna punktis on magnetväli, mille suunda on lihtne kindlaks teha kompassinõela abil, mis on alati suunatud magnetpooluse poole. Pidage meeles, et planeedi magnetilised poolused asuvad mõnevõrra kaugel geograafilistest poolustest, mis on joonistatud kaardile või maakerale, mille kaudu Maa pöörlemistelg läbib.
Tavalise kompassi nool liigub ainult vasakule ja paremale, seetõttu näitab see ainult välja horisontaalse komponendi suunda, suunates piki magnetilist meridiaani Maa magnetpoolusele. Kuid maapealse magnetismi jõud ei tegutse mitte ainult horisontaaltasandil, vaid ka planeedi keskpunkti suunas, see tähendab, et magnetväljal on ka vertikaalne või, nagu öeldakse, gravitatsiooniline komponent. Kui kompassinõel saaks liikuda kõigis suundades, sealhulgas üles ja alla, siis tema asend ekvaatorilt poolustele liikudes muutuks märgatavalt.
Ekvaatoril asuks see rangelt paralleelselt Maa pinnaga, see tähendab absoluutselt horisontaalselt, suunates oma magneteeritud otsaga rangelt põhja poole. Ekvaatorist eemale liikudes muutuvad selle kõrvalekalded horisontaalist märgatavamaks ja lõpuks pöördub nool põhjapooluse poole planeedi keskpunkti, see tähendab, et see tõuseb vertikaalselt. Lõunapoolse magnetilise pooluse korral asub nool ka vertikaalses positsioonis, kuid selle magnetiseeritud “põhja” ots on suunatud rangelt ülespoole. Seega saab sellist seadet omavat kompassi kasutada mitte ainult suuna kuvamiseks põhja poole, vaid ka selle asukoha määramiseks meridiaanil, see tähendab laiuskraadi indikaatorina.
Rändlindude magnetilise orientatsiooni hüpotees
Kas linnud saavad maapealset magnetismi kasutada samamoodi nagu tavalist kompassi, mille nool, vastates magnetvälja horisontaalsele komponendile, on alati suunatud põhja poole? Kas linnud on võimelised seda komponenti tundma ja hindama? Rändlindude magnetilise orientatsiooni hüpoteesi avaldas Peterburi Akadeemia akadeemik A. Middendorf enam kui sada aastat tagasi, kuid teadlased näitasid selle tegelikku katselist kinnitamist alles viimastel aastatel.
Lindude rände uurimise meetod
Selgub, et tuvised, mille peas olid õhukesest metalltraadist valmistatud spiraalid, mille kaudu pilvine ilmaga tehtud katsetes miniatuursetest akudest voolav elektrivool ei naasnud koju hästi. Selge ilmaga kasutasid nad tuttavat päikesekompassi ja suundusid enesekindlalt dovecote poole, pole sugugi kurb, et nende päid ümbritsevate magnetväljade suunal polnud maapealse magnetismi suunaga midagi ühist.
Pilves ilmaga tegid spiraalidega tuvid peaga platsi joonistades jämedaid vigu ja lendasid kuhu iganes. Spiraalideta tuvid ei kogenud märgatavaid raskusi. Praeguseks on lindude võime kohta kasutada magnetilist kompassi palju rohkem tõendeid. Palju rohkem kahtlust põhjustab siiani lindude võime kasutada magnetvälja gravitatsioonikomponenti oma asukoha määramiseks.
Maapinna pöörlemine ja lindude ränne
Ühel ajal pakuti isegi välja, et lindudel on navigatsioonimeetodid, mis põhinevad Coriolise jõudude kasutamisel. Need jõud tekivad maakera pöörlemise tõttu; need tõusevad poolusest ekvaatorini suunas vastavalt maapallinurga pinnale jäävate punktide pöörlemiskiiruse suurenemisele. Coriolise jõudude globaalseteks ilminguteks planeedimõõtmes on meridionaalses suunas voolavate jõgede kallaste leostumine ja hiiglaslike atmosfääri keeriste keerdumine. Nende jõudude kasutamine põhineb günekompassi konstrueerimisel - seadmel, mis õhusõiduki või merelaeva mis tahes asukohas püstitatakse spontaanselt piki geograafilist meridiaani. Coriolise jõud sobivad geograafilise laiuskraadi määramiseks neilt poolkeral.
Kui lisame veel ühe kohaindikaatori, näiteks Maa magnetvälja ühe komponendi, siis saame soovitud süsteemi kahest koordinaadist (magnetismi ja pöörlemistelgede mittevastavuse tõttu), mis võimaldab meil luua magnetilise gravitatsiooni kaardi. Kuid arvutused näitasid, et lindude poolt tajutavaks saamiseks on Coriolise jõud endiselt liiga väike ning eriti kattuvad ja maskeerivad lootusetult kiirendused, mis mõjutavad lindu lennu ajal (stardil, kiirendusel või aeglustusel ja tõepoolest siis kõik lennukiiruse või ruumi asetuse muutused).
Lindude navigeerimine
Erinevus kompassi orientatsiooni ja navigeerimise vahel
Eesmärgi saavutamine hõlmab kahte komponenti. Esiteks, kompassi orientatsioon - võime valitud rada pikka aega säilitada, ja teiseks, navigeerimine - võime joonistada rada kahe punkti vahel, lähtudes nende koordinaatide võrdlusest, see tähendab mällu salvestatud kaardil.
Kompassi lihtsa orienteerituse ja navigeerimise erinevusi illustreerib kuldnokkade vedamise kogemus. Püüti ja rõngastati mitu tuhat lindu, nad veeti Hollandist Šveitsi ja vabastati. Noored linnud, kes tegid oma elus esimese rände, suundusid Šveitsist edelasse. Neil õnnestus valida õige suund, kuid nad kaldusid lõpuks kursist välja ja asusid märgatavalt lõuna poole kohta, kuhu nad suundusid, ning vastavalt sellele polnud neil muud valikut, kui talvituda Hispaanias ja Prantsusmaa lõunapiirkondades.
Kompassi sõnul orienteerusid noored õigesti, kuid kuldnokad ei saanud endale lubada teatud nihkumist tavapäraselt teelt. Ja juba rändekogemusega täiskasvanud kuldnokad näitasid suurepäraselt, et neil on suurepärane snaiprimehhanism. Nad suutsid navigeerida ja sillutasid kohe uue raja loode- ja läänesuunas ning selle tulemusel jõudsid nad hõlpsalt oma tavapärasele talvitumisele.
Täiskasvanud ja noorlindude ruumilise orientatsiooni erinevus
Mis vahe on täiskasvanud ja noorlindude ruumilisel orientatsioonil? Tõenäoliselt on noorte loomade talvitumise liikumine, ületades marsruudi esimest korda elus, peamiselt instinktiivsete käitumisprogrammide kaudu. Teisisõnu on noorel kuldnokal kaasasündinud võime talvitumise suunas lennata ja ta kujutleb üsna täpselt, millise vahemaa ta läbima peab, et nendeni jõuda.
Teine asi on täiskasvanud linnud, kes on juba talvekorterites käinud ja seal teatud teavet saanud. Milline on kõige raskem ja põhiküsimus, millele täpset vastust veel pole. See võib olla igasugune astronoomiline või geofüüsikaline teave, mille kaudu on võimalik anda maakera pinna mis tahes punkti ainulaadsed omadused. Niisiis on täiskasvanud lind tõenäoliselt võrreldav salvestatud talvitumisteavet praeguse teabega selle asukoha kohta.Kõik edasine on tehnoloogia küsimus ja see on lihtne ülesanne kõigile, kes tunnevad kompassi abil orienteerumise oskusi.
Tuvide võime leida maja juurde tee
Tuvide hämmastav võime maja juurde leida on teada juba ammusest ajast. Muistsete pärslaste, assüürlaste, egiptlaste ja foiniiklaste armeed saatsid tuvide kampaaniatest teateid. Mõlema maailmasõja ajal teenis tuvidepost sellist teenust, et Brüsselis ja Prantsuse linnas Lyonis ehitati sulgedega kirjakandja auks monumendid. Võistlustel veetakse tuvisid 150-1000 kilomeetri kaugusele ja lastakse välja. Lindude tuvipeale naasmise aeg registreeritakse spetsiaalsete seadmete abil. Hästi treenitud tuvid lähevad majja keskmise kiirusega 80 kilomeetrit tunnis, neist parimad suudavad päevas ületada 1000 kilomeetrit.
Tuvide kolmandat monumenti pole veel üles ehitatud, kuid need on juba ammu ära teeninud tänu silmapaistvale panusele lindude orienteerumisviiside uurimisel. Näiteks selgus, et tuvid võivad vaatamata kõige tugevamale “lühinägelikkusele” kaugelt tuvipeale tagasi tulla. Lühinägelikke linde tehti katse ajaks, pannes nende silmade külge matt-kontaktläätsed, mis võimaldasid eristada ainult lähimate objektide kontuure. Ja selliste läätsede abil vabastati tuvid 130 km kaugusel tuvidest. Poolpimedad linnud tõusid ülespoole ja tormasid suurel kõrgusel koju, nähes nende ümber mitte midagi läbitungimatut halli udu. Peaaegu kõigil õnnestus turvaliselt kohale jõuda, ehkki "lühinägelikkus" ei lubanud dovecotti ise leida. Tuvikud laskusid temast 200 meetri raadiuses ja eeldasid kannatlikult, et nad saavad tüütutest läätsedest lahti.
Linnukompassid
Kui kursus on teada, saate seda pikka aega jälgida ainult kompassi abil. Sõltuvalt asjaoludest kasutavad linnud enesekindlalt vähemalt kolme erinevat tüüpi kompasse. Päeval määravad suure täpsusega linnud kardinaalsete punktide asukoha päikese käes. Seda ei takista isegi kerge pilvevari, kui see ikkagi võimaldab teil tunda tähe asukohta taevas. Öösel tuleb päikese asemele täheline kompass ja selle käsitsemise kunstis saavutasid ka paljud öiseid rändeid teostavad linnud suurt edu. Kui ilm halveneb ja taevas on ööpäevaringselt pilvedega kaetud, tuleb sulgedest rändurite päästmiseks magnetiline “kompass”, millega nad ka väga osavalt hakkama saavad.
Seega on teadlastele peaaegu kõikehõlmav vastus küsimusele, mida sulelised rändurid kasutavad. Seni on olukord halvem, kui saadakse aru, mis on lindude „navigatsioonikaart” ja milliseid meetodeid nad kasutavad oma asukoha märkimiseks sellel. Tuletage meelde, et purjetajad on õppinud seda tegema tõeliselt ainult täpsete mõõtevahendite tulekuga.
Esiteks kronomeeter - väga täpse progressiga käekell, mis võimaldab teil jälgida horisondi kohal asuvate tähtede kõrgust ja nende asimuuti rangelt määratletud tunnil mitmekuulise reisi jooksul - see tähendab nende asukohta põhja suuna suhtes. Valgustite asukoht määratakse sekstandi abil - see on üsna keeruline instrument, ilma milleta pole viimase kolme sajandi jooksul sadamast lahkunud mitte ükski pikamaalaev. Laeva "koha saamiseks" on vaja teha vähemalt kaks tähtede kõrguse või asimuudi mõõtmeid - ükskõik millises kombinatsioonis.
Saanud navigatsioonitabelite abil vajalikud numbrid, vabastades navigaatori osaliselt keerukatest arvutustest, saab ta mitme miili täpsusega kindlaks määrata geograafilise pikkus- ja laiuskraadi, millega laev mõõtmise ajal viibis. Täpsemad, kuid võrreldamatult kallimad navigatsioonimeetodid, mis viitavad laeva või õhusõiduki asukohale kümnete meetriste täpsusega, said võimalikuks ainult kosmosesõidukite tulekuga.
Päikese- ja tähtkompassid
Seega, vastavalt Päikese või tähtede asukohale taevas ei saa kurssi mitte ainult hoida, kasutades kompassi asendajana valgustite abil, vaid ka määrata oma asukoht planeedi pinnal, kasutades koha indikaatoritena valgustite abil. Praegu on kindlalt teada, et lindudel on täpsete “sisemiste kellade” olemasolu tõttu kaasasündinud võime kasutada päikese- ja tähistaevasid “kompasse”, mis võimaldab valida päeva jooksul tähtede mis tahes asendi jaoks õige suuna.
Kas linnud saavad asukoha määramiseks kasutada päikest ja tähti?
Kui lindude navigatsioonisüsteemide areng kulgeks sama rada nagu navigatsiooniasjade arendamine, siis peaksid linnud leidma kronomeetri, sekstandi, kalendri asendaja ja pealegi omandama astronoomia teadmiste summa vähemalt keskkooli programmi mahus. Siis, leides end harjumatud piirkonnast, võiks sama kandev tuvi kindlaks teha oma asukoha maja suhtes, hinnates erinevust päikesepaiste ja tähtede asimuudi vahel uues kohas ning samade tähtede salvestatud kõrguse ja asimuudi vahel samal päeval ja siis samal ajal loodusliku tuvi kohal.
Lihtsaim viis on oodata kohaliku keskpäeva uues kohas - Päikese keskpunkti ülemise kulminatsioonihetkel. Siis tuleks teha kaks asja. Esiteks vaadake kodus kellaajal töötavaid kellasid ja määrake erinevus keskpäevahetkel. Kui Päike läks zeniidi juurde enne kella 12.00, siis jäi maja läände, kui hiljem - ida. Teiseks peate vaatama Päikest ja hindama selle kõrgust horisondi kohal. Kui keskpäeval on Päike kõrgem kui kodus, siis on saatus teid viinud lõunasse, madalamale - lõunasse põhja (lõunapoolkeral muidugi vastupidi).
Esmapilgul on kõik lihtne, kuid tegelikult on raskused kirjeldamatud. Selle meetodi kasutamiseks, isegi selle kõige lihtsamaks muutmiseks, on vaja tohutult mälu ja suurimat mõõtmistäpsust. Lindude ajus pole selliseid mäluressursse. Lisaks on navigeerimise eesmärgil tehtavad mõõtmised liiga keerukad, et neid saaks teha silmaga.
Näiteks Simferopoli linna laiuskraadil muutub iga 100 teekilomeetri kohta Päikese kõrgus vaid 1 °, päikesetõusu ja -loojangu aeg - vähem kui 5 minutit, Päikese asimuut - vähem kui 1,5 °. Pikkade vahemaade korral on astronoomilist orientatsiooni lihtsam kasutada - vähenedes suurenevad nõuded mõõtmistäpsusele pidevalt.
Ornitoloogid on kõvasti tööd teinud, et leida sarnasusi lindude ja inimeste navigeerimise meetodites. Kuid kõik sellesuunalised uuringud pole veel õnnestunud. Kõige tõenäolisemalt määravad linnud oma asukoha Maa pinnal ja joonistavad oma "kaardid" muul viisil. Millised neist - seda tuleb edaspidi näha. Nii näeb lindude rände valdkonnas tuntud spetsialist Peterburi professori V.R. Dolnik: "Peame tunnistama," kirjutab ta, "et navigatsioonisüsteem viib linnud punkti - selle sõna kõige otsesemas tähenduses, kus nad on kunagi saanud (või millest nad saavad jätkuvalt) mingit teavet.
Ilmselt on meile teadaolevate lindude astronoomilist, geomagnetilist või gravitatsioonilist navigatsiooni pakkuvate süsteemide täpsuspiirid 2–3 suurusjärku, mis on punkti navigeerimiseks ebapiisavad. See tõstatab taas (nagu tuvide paigutamise uuringus) küsimuse mõne tundmatu teguri kohta, mis võimaldab meil vihjata absoluutsele navigeerimisele või teadaolevale tegurile, kuid teadmata viisile, kuidas seda navigeerimiseks kasutada. "