Eduscience

Eduscience

Trwają intensywne przeloty ptasie. Zdolności nawigacyjne ptaków są tak doskonałe, że wiele ptaków m.in. bociany i inne ptaki budujące duże gniazda, wracają do swoich, a nie do wybranych losowo gniazd. Jak to robią?

Do niedawna sądzono, że ptaki do nawigacji używają wzroku, zapachu oraz wewnętrznego kompasu, wykorzystującego ziemski magnetyzm. Żaden z wymienionych zmysłów nie tłumaczy jednak, w jaki sposób ptaki wiedzą, jak wrócić z miejsc, w których przedtem nie były.

Ostatnie badania wskazują, że ptaki do orientacji w terenie korzystają z infradźwięków. Infradźwięki są to dźwięki o bardzo niskiej częstotliwości (o częstotliwości fal infradźwiękowych można przeczytać tutaj), niesłyszalne dla ludzkiego ucha. Źródłem tego rodzaju dźwięków w atmosferze są m.in. trzęsienia ziemi, lawina, wybuch wulkanu czy głębokowodne fale morskie. Co ciekawe, także samolot ponaddźwiękowy. Naturalne infradźwięki są swoistym ptasim kompasem, o ile ukształtowanie terenu nie wpływa zaburzająco, dźwięki wydawane przez samoloty ponaddźwiękowe uniemożliwiają ptakom orientację w przestrzeni. Badania naukowe prowadzone były głównie z wykorzystaniem tras lotów samolotów pasażerskich Concorde, które od 2003 roku już nie latają.

Podczas propagacji (rozprzestrzeniania się) infradźwięków nad lądem, tak jak w przypadku dowolnych innych fal, ulegają one odbiciu i zakrzywianiu na napotkanych przeszkodach, takich jak np. góry. Wiatr i zimne powietrze również powodują zmianę kierunku propagacji fal. Tak więc topografia terenu oraz warunki atmosferyczne tworzą dla danego miejsca charakterystyczną mapę (infra)dźwiękową.

Infradźwięki nie są słyszalne przez człowieka, ale ptaki i niektóre inne zwierzęta potrafią je odbierać (np. słonie, o czym można przeczytać w artykule Słoń nie potrzebuje telefonu komórkowego). Charakterystyczną cechą fal akustycznych o częstotliwościach infradźwiękowych jest to, że są one bardzo długie i mogą rozchodzić się na ogromne odległości.

Hipotezę o tym, że mapa akustyczna odgrywa istotną rolę w nawigacji podczas drogi ptaków „do domu” potwierdzono badaniami przeprowadzonymi na gołębiach. Przez prawie 20 lat obserwowano trzy stada gołębi, lecące z trzech różnych miejsc, lecz do tego samego punktu przeznaczenia. Jedno ze stad praktycznie zawsze się gubiło po drodze. Tylko jeden raz gołębie z tego stada trafiły prosto do celu.

Na podstawie danych o ukształtowaniu terenu na trasie przelotu gołębi oraz historycznych danych o warunkach atmosferycznych, stworzono mapę dźwiękową terenu, nad którym przelatywały stada ptaków. Okazało się, że ukształtowanie terenu, nad którym przelatywało gubiące się stado gołębi, było przyczyną zakłóceń rozchodzenia się infradźwięków, a te docierały w minimalnym stopniu lub nie docierały w ogóle do przelatujących ptaków. W dniu, w którym gołębie z łatwością wróciły do domu, miało miejsce zjawisko noszące nazwę inwersji temperatury. Zazwyczaj temperatura powietrza spada wraz ze wzrostem wysokości (im wyżej, tym zimniej). Przy inwersji temperatury sytuacja jest odwrotna, tzn. im wyżej, tym cieplej. Rozkład temperatury w atmosferze wpływa na sposób rozchodzenia się w niej dźwięków. Specyficzne ukształtowanie terenu na trasie przelotu gołębi oraz normalny rozkład temperatury wpływały negatywnie na zdolności nawigacyjne ptaków. Natomiast zmiana rozkładu temperatury umożliwiła rozchodzenie się infradźwięków nad badanym obszarem i ptaki z łatwością wróciły do miejsca przeznaczenia.

Innym źródłem zaburzenia rozchodzenia się infradźwięków i tym samym kłopotów ptaków z nawigacją może być startujący samolot ponaddźwiękowy. Jonathan Hagstrum, geofizyk z U.S. Geological Survey przeanalizował wypadki zagubienia się stad gołębi pocztowych w zależności od warunków pogodowych i startów samolotów ponaddźwiękowych w pobliżu przelatującego stada. Okazało się, że wszystkie zagubienia stad gołębi pocztowych były związane ze startem samolotu Concorde na ich trasie, a więc z zaburzeniem naturalnej „mapy dźwięków”. Naukowiec sądzi także, że ptaki dzielą podróż na etapy, przechodząc z jednego „krajobrazu akustycznego” do drugiego, przy czym młode ptaki powracające z ciepłych krajów pierwszy raz uczą się infradźwięków od starszych.

Etapy powrotu niektórych ptaków można śledzić na stronie powstałej z inicjatywy Estońskiego Klubu Miłośników Orłów i Estońskiej Agencji Ochrony Środowiska tutaj. Ptaki mają umieszczone na grzbiecie nadajniki (o czym pisaliśmy w ubiegłym roku w artykule Czy bociany są faktycznie zwiastunem wiosny?). Obecnie są w drodze z działającymi nadajnikami znajdują się m.in. jeden bocian czarny, kilka orlików krzykliwych, orlików grubodziobych, orzeł bielik, żurawie. Zachęcamy do obserwowania na mapie wędrówek ptaków. Na przykład bocian czarny o imieniu Raivo wyruszył 26 lutego znad Jordanu, 01 marca dotarł na południe Turcji, gdzie spędził 3 dni, następnie skręcił na zachód, przebył około 900 km i znów zatrzymał się na około 3 dni, po czym przemieścił się o kolejne 900 km do Bułgarii, gdzie przebywa od 3 dni. Czy dzisiaj lub jutro ruszy dalej?

 

Tekst: dr Agata Dragan

 

Źródła:

Atmospheric propagation modeling indicates homing pigeons use loft-specific infrasonic ‘map’ cues, J.T. Hagstrum, The Journal of Experimental Biology, 216, 2013

„Sound maps” can help pigeons navigate, E. Devitt, ScienceNOW, 30 January 2013, http://news.sciencemag.org/sciencenow/2013/01/sound-maps-may-help-pigeons-navi.html?ref=hp

http://www.npr.org/2013/02/01/170884694/birds-may-use-sound-maps-to-navigate-huge-distances, dostęp: 10.03.15

Galeria zdjęć

Zdrowe opalanie, czyli jakie?

Jak długo mogę się dziś opalać? To pytanie zadajemy sobie szczególnie w bardzo słoneczne dni. Czy możliwe jest wyznaczenie czasu opalania, w którym naszemu organizmowi dostarczymy dawkę promieniowania potrzebną do wytworzenia witaminy D3, a jednocześnie…

Czytaj więcej

Wakacyjna lektura dla nauczycieli

Zachęcamy do wpisania na swoją wakacyjną listę lektur dwóch nowych raportów dotyczących edukacji przyrodniczej. To idealne lektury letnie dla tych wszystkich, którzy zainteresowani są nauczaniem STEM oraz wykorzystaniem gier w nauczaniu!

Czytaj więcej