За да се ориентират в небето, птиците разчитат на сложен сензорен набор от инструменти.
Много птици мигрират по целия свят всяка година. Как не се изгубят? (Image credit: Winfried Wisniewski via Getty Images)
Всяка година милиарди птици мигрират към и извън Съединените щати. А по целия свят птиците прелитат хиляди километри, за да достигнат сезонните си дестинации. Някои птици, като арктическата рибарка (Sterna paradisaea), дори натрупват достатъчно километри през живота си, за да летят до Луната и обратно.
Но когато птиците се впускат в тези епични пътешествия, как знаят къде отиват?
Птиците имат арсенал от сетива, които използват, за да се ориентират – някои са ни познати, а други са все още извън човешкото разбиране.
„Знаем, че птиците използват различни сигнали, за да запазят посоката си на миграция“, каза Мириам Лидвогел, директор на Института за изследване на птиците в Германия, пред Live Science в имейл.
Зрението и обонянието са два основни сигнала, които птиците използват, за да се ориентират. Ако птиците вече са мигрирали веднъж, те вероятно ще запомнят познати ориентири, като реки и планински вериги. Птиците, които мигрират над вода, от друга страна, имат по-малко ориентири, които да ги водят. При тези обстоятелства те може да разчитат повече на обонянието си; едно проучване установи, че когато изследователите са блокирали носните проходи на морските птици, наречени буревестници на Скополи (Calonectris diomedea), те все още са могли да летят над сушата, но са се дезориентирали, когато са летели над вода.
Птиците също могат да използват слънцето и звездите като ориентири. За да направят това, птиците, които летят през деня, използват „слънчев компас“, който комбинира гледната точка на птиците за това къде е слънцето в небето с вътрешното им възприятие за това кое време на деня е, базирано на техния циркаден ритъм. Чрез интегрирането на тези два входа, птиците могат да определят посоката, в която се движат, подобно на жив слънчев часовник. Изследванията показват, че нарушаването на циркадния ритъм на птицата с изкуствена светлина ѝ пречи да се ориентира точно, което показва важността на слънчевия компас.
Въпреки това, повечето птици всъщност мигрират през нощта, което означава, че позицията на слънцето е от малка полза за тях. В този случай птиците разчитат на позицията и въртенето на звездите, за да се ориентират. Те използват този звезден компас, като изучават позицията на звездите около небесния полюс, който е приблизително обозначен с Поларис (Северната звезда) - същата звезда, която хората използват за навигация от хилядолетия.
Птиците, които летят през нощта, могат да използват звездите като ориентир. (Image credit: Hans Neleman via Getty Images)
Магнитни полета
Но какво ще стане, ако небето е облачно и птиците не могат да видят слънцето, звездите или каквито и да било забележителности? Тогава влизат в действие по-фантастичните сетива на птиците. Птиците могат да се ориентират дори без слънце или звезди, отчасти благодарение на сетиво, наречено магниторецепция. Това сетиво позволява на птиците да възприемат магнитните полета на Земята, които се генерират от вълничките разтопени метали в ядрото на нашата планета. Това постижение може да звучи като научна фантастика, но изследванията показват, че манипулирането на магнитните полета има голям ефект върху птиците; например, едно проучване установи, че промяната на магнитните полета около гълъбите нарушава способността им за насочване към земното кълбо.
Макар че се знае, че птиците са способни на магниторецепция, как точно го правят не е много ясно. Питър Хор, професор по химия в Оксфордския университет, казва, че птиците трябва да използват някаква химическа реакция, чийто резултат зависи от силата и посоката на магнитното поле на Земята. Има няколко кандидат-теории за това как протича тази реакция, но залогът на Хор е върху молекула, наречена криптохром, която присъства в ретините на птиците.
Изследователи са потвърдили в лаборатория, че изолираният криптохром реагира на магнитни полета и че тази реакция изисква синя светлина, за която е доказано, че е необходима и за магниторецепцията при птиците. Все още изследователите не са съвсем сигурни как криптохромът е достатъчно чувствителен, за да улови малки вариации в магнитното поле на Земята.
„Знаем толкова малко за подробностите за това как може да работи този компас“, каза Хор. „Искам да кажа, че дори не знаем колко криптохромни молекули има в ретините на птиците.“
Някои изследвания също така сочат механизъм на магниторецепция вътре в човките на птиците. Проучванията са открили рецептори, които взаимодействат с магнетит, минерал на желязна основа, в горната част на човките на птиците. Тези рецептори се свързват с мозъка чрез важни нервни пътища, което предполага, че те биха могли да бъдат друга техника, която птиците използват за измерване на интензитета на магнитното поле.
В допълнение към магниторецепцията, птиците могат да получат информация за посоката си, като откриват поляризирана светлина - вид светлина, при която вълните осцилират в специфична, подравнена равнина. Слънчевата светлина се поляризира по предвидими начини, когато светлината се разсейва през земната атмосфера. Използвайки специални клетки в ретините си, птиците могат да усетят тези модели, които им дават информация за това къде се намира слънцето в небето, дори когато е облачно.
Сглобяване на парчетата
Точно както ние разчитаме на зрението си през деня, но можем да използваме ръцете си, за да се ориентираме в слабо осветена стая през нощта, птиците използват различни сетива по различно време.
„Птиците вероятно интегрират своите компасни сигнали, за да се ориентират – и ние сме почти сигурни, че различните сигнали са от различно значение по време на пътуването им“, каза Лидвогел. Хор посочи и това; магниторецепцията, например, е по-малко полезна по време на гръмотевични бури или периоди на висока слънчева активност, като и двете могат да нарушат магнитните полета на Земята.
В крайна сметка всички тези стратегии са подкрепени от генетичния стремеж на птиците към миграция. Птиците наследяват склонността към миграция от родителите си, обясни Лидвогел, а разстоянието и посоката, в която летят, се основават предимно на генетиката. Изследователи като Лидвогел все още проучват точно кои гени са отговорни и как работят.
И двамата учени заявиха, че разбирането на тези системи ще бъде от съществено значение за бъдещето на опазването на птиците. Преместването или повторното заселване на видове птици се е превърнало в основен фокус на усилията за опазване на дивата природа, но досега резултатите са смесени; един анализ установи, че в 45% от проучванията птиците са напуснали новото си място.
„Човешките усилия за преместване на тези птици не са били много успешни“, каза Хор. „Това е отчасти защото те са толкова добри навигатори, че ако ги разместите, те просто отлитат обратно.“
Източник за статията
Всяка година милиарди птици мигрират към и извън Съединените щати. А по целия свят птиците прелитат хиляди километри, за да достигнат сезонните си дестинации. Някои птици, като арктическата рибарка (Sterna paradisaea), дори натрупват достатъчно километри през живота си, за да летят до Луната и обратно.
Но когато птиците се впускат в тези епични пътешествия, как знаят къде отиват?
Птиците имат арсенал от сетива, които използват, за да се ориентират – някои са ни познати, а други са все още извън човешкото разбиране.
„Знаем, че птиците използват различни сигнали, за да запазят посоката си на миграция“, каза Мириам Лидвогел, директор на Института за изследване на птиците в Германия, пред Live Science в имейл.
Зрението и обонянието са два основни сигнала, които птиците използват, за да се ориентират. Ако птиците вече са мигрирали веднъж, те вероятно ще запомнят познати ориентири, като реки и планински вериги. Птиците, които мигрират над вода, от друга страна, имат по-малко ориентири, които да ги водят. При тези обстоятелства те може да разчитат повече на обонянието си; едно проучване установи, че когато изследователите са блокирали носните проходи на морските птици, наречени буревестници на Скополи (Calonectris diomedea), те все още са могли да летят над сушата, но са се дезориентирали, когато са летели над вода.
Птиците също могат да използват слънцето и звездите като ориентири. За да направят това, птиците, които летят през деня, използват „слънчев компас“, който комбинира гледната точка на птиците за това къде е слънцето в небето с вътрешното им възприятие за това кое време на деня е, базирано на техния циркаден ритъм. Чрез интегрирането на тези два входа, птиците могат да определят посоката, в която се движат, подобно на жив слънчев часовник. Изследванията показват, че нарушаването на циркадния ритъм на птицата с изкуствена светлина ѝ пречи да се ориентира точно, което показва важността на слънчевия компас.
Въпреки това, повечето птици всъщност мигрират през нощта, което означава, че позицията на слънцето е от малка полза за тях. В този случай птиците разчитат на позицията и въртенето на звездите, за да се ориентират. Те използват този звезден компас, като изучават позицията на звездите около небесния полюс, който е приблизително обозначен с Поларис (Северната звезда) - същата звезда, която хората използват за навигация от хилядолетия.
Магнитни полета
Но какво ще стане, ако небето е облачно и птиците не могат да видят слънцето, звездите или каквито и да било забележителности? Тогава влизат в действие по-фантастичните сетива на птиците. Птиците могат да се ориентират дори без слънце или звезди, отчасти благодарение на сетиво, наречено магниторецепция. Това сетиво позволява на птиците да възприемат магнитните полета на Земята, които се генерират от вълничките разтопени метали в ядрото на нашата планета. Това постижение може да звучи като научна фантастика, но изследванията показват, че манипулирането на магнитните полета има голям ефект върху птиците; например, едно проучване установи, че промяната на магнитните полета около гълъбите нарушава способността им за насочване към земното кълбо.
Макар че се знае, че птиците са способни на магниторецепция, как точно го правят не е много ясно. Питър Хор, професор по химия в Оксфордския университет, казва, че птиците трябва да използват някаква химическа реакция, чийто резултат зависи от силата и посоката на магнитното поле на Земята. Има няколко кандидат-теории за това как протича тази реакция, но залогът на Хор е върху молекула, наречена криптохром, която присъства в ретините на птиците.
Изследователи са потвърдили в лаборатория, че изолираният криптохром реагира на магнитни полета и че тази реакция изисква синя светлина, за която е доказано, че е необходима и за магниторецепцията при птиците. Все още изследователите не са съвсем сигурни как криптохромът е достатъчно чувствителен, за да улови малки вариации в магнитното поле на Земята.
„Знаем толкова малко за подробностите за това как може да работи този компас“, каза Хор. „Искам да кажа, че дори не знаем колко криптохромни молекули има в ретините на птиците.“
Някои изследвания също така сочат механизъм на магниторецепция вътре в човките на птиците. Проучванията са открили рецептори, които взаимодействат с магнетит, минерал на желязна основа, в горната част на човките на птиците. Тези рецептори се свързват с мозъка чрез важни нервни пътища, което предполага, че те биха могли да бъдат друга техника, която птиците използват за измерване на интензитета на магнитното поле.
В допълнение към магниторецепцията, птиците могат да получат информация за посоката си, като откриват поляризирана светлина - вид светлина, при която вълните осцилират в специфична, подравнена равнина. Слънчевата светлина се поляризира по предвидими начини, когато светлината се разсейва през земната атмосфера. Използвайки специални клетки в ретините си, птиците могат да усетят тези модели, които им дават информация за това къде се намира слънцето в небето, дори когато е облачно.
Сглобяване на парчетата
Точно както ние разчитаме на зрението си през деня, но можем да използваме ръцете си, за да се ориентираме в слабо осветена стая през нощта, птиците използват различни сетива по различно време.
„Птиците вероятно интегрират своите компасни сигнали, за да се ориентират – и ние сме почти сигурни, че различните сигнали са от различно значение по време на пътуването им“, каза Лидвогел. Хор посочи и това; магниторецепцията, например, е по-малко полезна по време на гръмотевични бури или периоди на висока слънчева активност, като и двете могат да нарушат магнитните полета на Земята.
В крайна сметка всички тези стратегии са подкрепени от генетичния стремеж на птиците към миграция. Птиците наследяват склонността към миграция от родителите си, обясни Лидвогел, а разстоянието и посоката, в която летят, се основават предимно на генетиката. Изследователи като Лидвогел все още проучват точно кои гени са отговорни и как работят.
И двамата учени заявиха, че разбирането на тези системи ще бъде от съществено значение за бъдещето на опазването на птиците. Преместването или повторното заселване на видове птици се е превърнало в основен фокус на усилията за опазване на дивата природа, но досега резултатите са смесени; един анализ установи, че в 45% от проучванията птиците са напуснали новото си място.
„Човешките усилия за преместване на тези птици не са били много успешни“, каза Хор. „Това е отчасти защото те са толкова добри навигатори, че ако ги разместите, те просто отлитат обратно.“
Tags:
Животни и растения