Las aves que viajan, cuyo rango de migración es verdaderamente de naturaleza planetaria, tienen que depender de campos de orientación global, debido a las propiedades físicas fundamentales del globo y el espacio circundante. Especialmente muchas esperanzas para comprender los mecanismos de orientación de las aves migratorias dieron lugar a un campo geomagnético entre los ornitólogos, cuya presencia distingue a la Tierra de todos los planetas más cercanos del sistema solar.

Los mecanismos de migración de aves.

Con cierto grado de convencionalidad, la Tierra se puede imaginar como una bola magnetizada gigante. En cada punto de la superficie del globo hay un campo magnético, cuya dirección es fácil de establecer utilizando la aguja de la brújula, que siempre está orientada hacia el polo magnético. Recuerde que los polos magnéticos del planeta se encuentran algo alejados de los polos geográficos dibujados en un mapa o globo a través del cual pasa el eje de rotación de la Tierra.

La flecha de una brújula convencional se mueve solo hacia la izquierda y hacia la derecha, por lo tanto, muestra la dirección de solo el componente horizontal del campo, que se dirige a lo largo del meridiano magnético hacia el polo magnético de la Tierra. Pero las fuerzas del magnetismo terrestre actúan no solo en el plano horizontal, sino también hacia el centro del planeta, es decir, el campo magnético también tiene un componente vertical o, como dicen, gravitacional. Si la aguja de la brújula pudiera moverse en todas las direcciones, incluso hacia arriba y hacia abajo, entonces su posición cambiaría notablemente a medida que se mueve desde el ecuador hasta los polos.

En el ecuador, se ubicaría estrictamente paralelo a la superficie de la Tierra, es decir, absolutamente horizontal, apuntando con su extremo magnetizado estrictamente al norte. A medida que se aleja del ecuador, sus desviaciones de la horizontal se volverán más notorias y, finalmente, en el polo norte, la flecha girará hacia el centro del planeta, es decir, se elevará verticalmente. En el polo sur magnético, la flecha también ocupará una posición vertical, pero su extremo "norte" magnetizado estará orientado estrictamente hacia arriba. Por lo tanto, una brújula que tenga dicho dispositivo puede usarse no solo para indicar la dirección hacia el norte, sino también para determinar su posición en el meridiano, es decir, como un indicador de latitud.

Hipótesis de la orientación magnética de las aves migratorias.

¿Pueden las aves usar el magnetismo terrestre de la misma manera que nosotros usamos una brújula convencional, cuya flecha, obedeciendo la componente horizontal del campo magnético, siempre está orientada hacia el norte? ¿Son las aves capaces de sentir y apreciar este componente? La hipótesis de la orientación magnética de las aves migratorias fue expresada por el académico de la Academia de San Petersburgo A. Middendorf hace más de cien años, sin embargo, las posibilidades reales para su verificación experimental aparecieron en los científicos solo en los últimos años.

Un método para estudiar la migración de las aves.

Resulta que las palomas con espirales hechas de alambre de metal delgado en sus cabezas con corriente eléctrica que fluye a través de ellas desde baterías en miniatura en experimentos con tiempo nublado no regresaron bien a casa. En climas despejados, utilizaron la brújula solar familiar y se dirigieron con confianza hacia el palomar, para nada tristes porque la dirección de los campos magnéticos que rodeaban sus cabezas no tenía nada que ver con la dirección del magnetismo terrestre.

En tiempo nublado, las palomas con espirales en la cabeza cometieron errores graves al trazar el curso y volaron muy lejos, mientras que las palomas sin espirales no experimentaron dificultades notables. Hasta la fecha, hay mucha más evidencia de la capacidad de las aves para usar una brújula magnética. Hasta ahora, muchas más dudas son causadas por la capacidad de las aves de usar el componente gravitacional del campo magnético para determinar su ubicación.

Rotación de la tierra y migración de aves

En un momento, incluso sugirieron que las aves tenían métodos de navegación basados ​​en el uso de las fuerzas de Coriolis. Estas fuerzas surgen debido a la rotación del globo; aumentan en la dirección del polo al ecuador de acuerdo con un aumento en la velocidad de rotación de los puntos ubicados en la superficie de la esfera terrestre. Las manifestaciones globales de las fuerzas de Coriolis a escala planetaria son la lixiviación de las orillas de los ríos que fluyen en la dirección meridional y la torsión de gigantescos vórtices atmosféricos. El uso de estas fuerzas se basa en la construcción de un girocompás, un dispositivo que, en cualquier posición de una aeronave o embarcación, se coloca espontáneamente a lo largo del meridiano geográfico. Las fuerzas de Coriolis son adecuadas para determinar la latitud geográfica dentro de un hemisferio a partir de ellas.

Si agregamos un indicador de lugar más, por ejemplo, uno de los componentes del campo magnético de la Tierra, entonces podemos obtener el sistema deseado a partir de dos coordenadas (debido a la falta de coincidencia entre los ejes del magnetismo y la rotación), lo que nos permite crear un mapa de gravedad magnética. Sin embargo, los cálculos mostraron que para ser percibidos por las aves, la fuerza de Coriolis es aún demasiado pequeña y, en particular, se superpone y enmascara irremediablemente por las aceleraciones que afectan al ave en vuelo (en el despegue, durante la aceleración o desaceleración, y de hecho cuando cualquier cambio en la velocidad de vuelo o posición en el espacio).

Navegación de aves

La diferencia entre la orientación de la brújula y la navegación.

Ir a la meta incluye dos componentes. En primer lugar, la orientación de la brújula, la capacidad de mantener un rumbo elegido durante mucho tiempo, y en segundo lugar, la navegación, la capacidad de trazar un rumbo entre dos puntos en función de una comparación de sus coordenadas, es decir, en un mapa almacenado en la memoria.

Las diferencias entre la orientación simple de la brújula y la navegación están ilustradas por la experiencia de transportar estorninos. Varios miles de aves fueron capturadas y anilladas, transportadas de Holanda a Suiza y liberadas. Las aves jóvenes, que hicieron la primera migración en sus vidas, fueron de Suiza al suroeste. Se las arreglaron para elegir la dirección correcta, pero finalmente se desviaron del curso y estaban notablemente al sur del lugar al que se dirigían, y en consecuencia no tuvieron más remedio que pasar el invierno en España y las regiones del sur de Francia.

Según la brújula, los jóvenes se orientaron correctamente, pero los estorninos no podían permitirse el lujo de corregir un cierto desplazamiento de su ruta habitual. Y los estorninos adultos, que ya tenían experiencia en migración, demostraron perfectamente que tienen una excelente navegación de francotiradores. Pudieron navegar e inmediatamente pavimentaron el nuevo curso en las direcciones noroeste y oeste y, como resultado, alcanzaron fácilmente su invernada habitual.

La diferencia entre la orientación espacial de las aves adultas y jóvenes.

¿Cuál es la diferencia entre la orientación espacial de las aves adultas y jóvenes? Lo más probable es que el movimiento para pasar el invierno en animales jóvenes, superando la ruta por primera vez en sus vidas, esté subordinado principalmente a programas instintivos de comportamiento. En otras palabras, el joven estornino tiene la capacidad innata de volar en la dirección de la invernada e imagina con bastante precisión exactamente qué distancia necesita superar para alcanzarlos.

Otra cosa son las aves adultas que ya han visitado apartamentos de invierno y han recibido cierta información allí. Cuál es la pregunta más difícil y clave, cuya respuesta exacta aún no existe. Esta puede ser cualquier información astronómica o geofísica, a través de la cual es posible dar una característica única de cualquier punto de la superficie del globo. Por lo tanto, es muy probable que un ave adulta pueda comparar la información de invernada almacenada con la información actual sobre su ubicación.Todo lo demás es una cuestión de tecnología y es una tarea simple para cualquier sujeto que conozca las habilidades de orientación utilizando una brújula.

La habilidad de las palomas para llegar a la casa.

La asombrosa capacidad de las palomas para llegar a la casa se conoce desde tiempos inmemoriales. Los ejércitos de los antiguos persas, asirios, egipcios y fenicios enviaron mensajes de campañas con palomas. Durante las dos guerras mundiales, el palomar sirvió tal servicio que se erigieron monumentos en honor de los carteros emplumados en Bruselas y la ciudad francesa de Lyon. En las competiciones, las palomas mensajeras son transportadas por 150-1000 kilómetros y liberadas. El tiempo de retorno de las aves al palomar se registra utilizando dispositivos especiales. Las palomas bien entrenadas vuelan a la casa con una velocidad promedio de 80 kilómetros por hora, las mejores pueden superar los 1000 kilómetros por día.

El tercer monumento a las palomas aún no se ha construido, pero se han merecido por su destacada contribución al estudio de las formas de orientación de las aves. Resultó, por ejemplo, que las palomas pueden regresar desde muy lejos al palomar a pesar de la "miopía" más fuerte. Las aves "miopes" se hicieron durante la duración del experimento, poniéndose lentes de contacto mate en los ojos, lo que permitió distinguir solo los contornos de los objetos más cercanos. Y con tales lentes, se liberaron palomas a 130 km del palomar. Las aves medio ciegas se elevaron y corrieron a casa a gran altitud, sin ver nada a su alrededor, excepto una impenetrable niebla gris. Casi todos lograron llegar al lugar de manera segura, aunque la "miopía" no permitió encontrar el palomar en sí. Las palomas descendieron dentro de un radio de 200 metros de ella y pacientemente esperaban deshacerse de lentes molestos.

Brújulas de pájaros

Cuando se conoce un curso, puede seguirlo durante mucho tiempo solo con la ayuda de una brújula. Dependiendo de las circunstancias, las aves usan con confianza "brújulas" de al menos tres tipos diferentes. Durante el día, las aves con gran precisión determinan la posición de los puntos cardinales en el sol. Esto no se evita incluso con una ligera capa de nubes, siempre y cuando todavía le permita sentir la posición de la estrella en el cielo. Por la noche, la "brújula" estelar reemplaza al sol, y en el arte de manejarlo, muchas aves que realizan migraciones nocturnas también lograron un gran éxito. Cuando el clima se deteriora por completo y el cielo está cubierto de nubes durante todo el día, una "brújula" magnética viene al rescate de los viajeros emplumados, con los que también se las arreglan con mucha habilidad.

Por lo tanto, a la pregunta de qué utilizan los viajeros emplumados "brújula", los científicos tienen una respuesta casi completa. La situación es peor hasta ahora con una comprensión de lo que es el "mapa de navegación" de las aves y qué métodos usan para marcar su ubicación en él. Recuerde que los marineros han aprendido a hacer esto de verdad solo con la llegada de instrumentos de medición precisos.

En primer lugar, un cronómetro, un reloj con un progreso muy preciso, que le permite rastrear la altitud de las estrellas sobre el horizonte y su acimut a una hora estrictamente definida durante un viaje de muchos meses, es decir, su ubicación en relación con la dirección norte. La posición de las luminarias se determina con la ayuda de un sextante, un instrumento bastante complicado, sin el cual en el transcurso de los últimos tres siglos, ningún barco de larga distancia salió del puerto. Para "obtener un lugar" de la nave, es necesario hacer al menos dos mediciones de la altitud o azimut de las estrellas, en cualquier combinación.

Después de obtener los números necesarios con la ayuda de tablas de navegación, liberando parcialmente al navegador de cálculos complejos, puede determinar la longitud y latitud geográfica con la que se encontraba el barco en el momento de la medición, con una precisión de varias millas. Los métodos de navegación más precisos, pero incomparablemente más caros, que sugieren la posición de un barco o avión con una precisión de decenas de metros, solo fueron posibles con la llegada de los vehículos espaciales.

Brújulas solares y estelares

Por lo tanto, de acuerdo con la posición del Sol o las estrellas en el cielo, uno no solo puede mantener el curso usando luminarias como sustituto de una brújula, sino también determinar la posición de uno en la superficie del planeta usando luminarias como indicadores de un lugar. Actualmente, está firmemente establecido que las aves tienen la capacidad innata de usar "brújulas" solares y estrelladas, debido a la presencia de "relojes internos" precisos, lo que le permite elegir la dirección correcta para cualquier posición de las estrellas durante el día.

¿Pueden las aves usar el sol y las estrellas para determinar la ubicación?

Si la evolución de los sistemas de navegación de aves siguiera el mismo camino que el desarrollo de los asuntos de navegación, entonces las aves tendrían que encontrar un reemplazo para el cronómetro, sextante, calendario y, además, dominar la suma de conocimientos en astronomía, al menos en el volumen del programa de la escuela secundaria. Luego, al encontrarse en un área desconocida, la misma paloma mensajera podría determinar su posición en relación con la casa, evaluando la diferencia entre la altura del sol y el acimut de las estrellas en un lugar nuevo y la altura almacenada y el acimut de las mismas estrellas el mismo día y luego mismo tiempo por encima del palomar nativo.

La forma más fácil es esperar en un nuevo lugar el inicio del mediodía local, el momento de la culminación superior del centro del Sol. Entonces se deben hacer dos cosas. En primer lugar, observe los relojes que funcionan a la hora de "casa" y establezca la diferencia en el momento del mediodía. Si el Sol fue al cenit antes de las 12.00, entonces la casa permaneció en el oeste, si más tarde, en el este. En segundo lugar, debe mirar al Sol y evaluar su altura sobre el horizonte. Si el Sol al mediodía es más alto que en casa, entonces el destino lo ha llevado al sur, si es más bajo, de sur a norte (en el hemisferio sur, por supuesto, viceversa).

A primera vista, todo es simple, pero en realidad las dificultades son indescriptibles. Para usar este método, incluso en su modificación más simple, necesita una gran cantidad de memoria y la precisión de medición más alta. El cerebro de las aves no tiene tales recursos de memoria. Además, las mediciones para fines de navegación son demasiado complejas para poder hacerse "a simple vista".

Por ejemplo, en la latitud de la ciudad de Simferopol, por cada 100 kilómetros de camino, la altura del Sol cambia solo 1 °, la hora del amanecer y el atardecer, en menos de 5 minutos, el acimut del Sol, en menos de 1.5 °. Es más fácil usar la orientación astronómica a largas distancias; a medida que disminuye, los requisitos para la precisión de la medición aumentan constantemente.

Los ornitólogos han trabajado duro para encontrar similitudes en los métodos de navegación de aves y personas. Pero todos los estudios en esta dirección aún no han tenido éxito. Lo más probable es que las aves determinen su ubicación en la superficie de la Tierra y dibujen sus "mapas" de otras maneras. Cuáles: esto queda por verse en el futuro. Así es como un conocido especialista en el campo de la migración de aves ve al profesor de San Petersburgo V.R. Dolnik: “Tenemos que admitir”, escribe, “que el sistema de navegación lleva a las aves a un punto, en el sentido más literal de la palabra, en el que una vez recibieron (o de las cuales continúan recibiendo) cierta información.

Obviamente, los límites de precisión de los sistemas que conocemos que proporcionan navegación astronómica, geomagnética o gravitacional en aves son de 2-3 órdenes de magnitud insuficientes para la navegación a un punto. Esto nuevamente (como en el estudio de las palomas mensajeras) plantea la cuestión de algún factor desconocido que nos permite implicar navegación absoluta, o un factor conocido, pero una forma desconocida de usarlo para la navegación ".