Солнечный компас у животных

Многие животные умеют ориентироваться, используя Солнце в качестве компаса . Ориентировочные сигналы по положению Солнца животного на небе сочетаются с указанием времени по внутренним часам .

Есть свидетельства того, что некоторые животные могут ориентироваться, используя небесные сигналы, такие как положение Солнца . Поскольку Солнце, по-видимому, движется по небу, для навигации этим способом также необходимы внутренние часы. Многие животные зависят от таких часов для поддержания своего циркадного ритма . Животные, использующие ориентацию по солнечному компасу, — это рыбы , птицы, морские черепахи , бабочки , пчелы , песчанки , рептилии и муравьи .

Ориентация по солнечному компасу использует положение Солнца на небе в качестве ориентира. Азимут . можно использовать вместе с ориентацией по солнечному компасу, чтобы помочь животным ориентироваться Азимут Солнца можно определить как направление небесного объекта от наблюдателя, выраженное как угловое расстояние от северной или южной точки горизонта до точки, в которой вертикальный круг, проходящий через объект, пересекает горизонт.

Цель ориентации по солнечному компасу

Песочник внутренние использует солнце и свои часы для определения направления.

Ориентацию по солнечному компасу можно использовать в качестве ежедневного ориентира для животных, но для некоторых, в том числе морских черепах, они используют солнце в качестве миграционного ориентира. Черепахи используют график компенсации азимута Солнца, чтобы каждый год находить конкретные места для размножения.

Песочники ежедневно используют солнце, чтобы определить, где находится их дом. В ходе этого эксперимента группа песчанок подвергалась шестичасовому искусственному освещению, и их движения отслеживались при воздействии обычного солнечного света. Ориентация песочника, когда он, наконец, подвергся воздействию обычного солнечного света, показала, что его ориентация отклонилась на 90 градусов по отношению к дому. Это исследование помогло показать, как искусственный свет может изменить отношение видов к солнцу и как он может лишить виды основных направляющих способностей.

На большой высоте солнечный компас снижает точность передачи информации животным. Было проведено исследование, чтобы выяснить, реагируют ли навозные жуки лучше на ориентацию, обеспечиваемую солнечным компасом или компасом в небе . Результаты этого исследования показали, что навозные жуки большую часть времени используют свои первоначальные ориентиры (т.е. солнечный компас) и редко используют световой компас.

Личинки рыб находят безопасность в коралловых рифах от хищников. Конкретный коралловый риф - это тот, на котором личинка уже бывала раньше. Личинка может распознать местность по запаху, звуку и направлению конкретного рифа. Личинки рыб отплывают от рифа и плывут, чтобы переместить свой риф. Они используют солнечный компас как один из своих инструментов. Личинки рыб запоминают и запоминают различные сигналы, что позволяет им вернуться на свой риф. Был также сделан вывод, что процесс обучения происходит, когда личинки рыб молоды, и местоположение можно запомнить и стать второй натурой. Это полезный инструмент, который помогает личинкам рыб вернуться на соответствующие рифы.

Муравьи пустыни используют солнечный компас как ориентир для определения расстояния пешком до места назначения. Муравьи, как и пчелы, компенсируют ежедневные движения Солнца, когда оно движется и вращается вокруг Земли. Они общаются с другими муравьями, которые уже были на улице, и основывают свои указания на том, куда им следует идти. Помимо солнечного компаса, насекомые, такие как муравьи, также используют инструмент, называемый азимутальным положением солнца. Это дополнительные сигналы, определяемые муравьями и передаваемые другим муравьям при общении.

Исследования, анализирующие ориентацию солнечного компаса

Песочники (такие как Talitrus saltator , также называемые песчаными блохами) — это маленькие креветкообразные ракообразные, обитающие на пляжах. Когда их снимают с пляжа, они легко находят дорогу обратно в море. Эксперимент, описанный Локли, показал, что это происходит не просто при движении вниз по склону или навстречу виду или звуку моря. Группа песчанок была акклиматизирована к циклу дня и ночи при искусственном освещении, время которого постепенно менялось, пока оно не стало на 12 часов не в фазе с естественным циклом. Затем прыгунов поместили на пляж под естественный солнечный свет. Они переместились примерно на 180° от правильного направления вниз, к морю, вверх по пляжу. Эксперимент подразумевал, что прыгуны используют солнце и свои внутренние часы для определения своего курса и что они узнали фактическое направление вниз к морю на своем конкретном пляже.

Опыты Локли с мэнскими буревестниками ( Puffinus puffinus ) показали, что при выпуске «под ясным небом» вдали от своих гнезд (в Скохольме) морские птицы сначала ориентировались, а затем «улетали по прямой линии в Скохольм», совершая путь быстро . Например, одна из птиц, выпущенная в аэропорту Бостона, прибыла в Скохольм через 12,5 дней; Локли подсчитал, что, если птицы летали по 12 часов в день, они должны были лететь со скоростью 20 миль в час (их полной нормальной скоростью), поэтому они не могли значительно отклоняться от прямого курса или искать наугад пункт назначения. Птицы вели себя так независимо от того, прямой курс вел птиц над морем или над сушей. Но если в момент выпуска небо было пасмурным, буревестники летали кругами «как заблудившиеся» и возвращались медленно или не возвращались вовсе. Поэтому Локли пришел к выводу, что для птиц было важно, чтобы «в момент выпуска солнце было видно днем, а звезды ночью». Локли не утверждал, что понимает, как птицы узнали свое положение относительно места назначения, а просто заметил, что они вели себя так, как будто знали это.

Исследование показало, что бабочки-монархи используют солнце в качестве компаса, направляя свою осеннюю миграцию на юго-запад из Канады в Мексику . Мигрирующих бабочек ловили и держали в течение 12 часов света и 12 часов темноты. У одной группы свет начинался каждый день в 7:00 утра, а у другой группы — на 6 часов раньше, в 1:00 ночи. Монархов продержали в плену несколько дней, а затем выпустили в летную клетку при естественном дневном свете. Это позволило им лететь в том направлении, в котором они хотели, оставаясь при этом на испытательной арене. Бабочки, чьи биологические часы были настроены на естественный осенний цикл (свет включался в 7:00 утра), пытались лететь на юго-запад, а те, чьи часы были сдвинуты 6 часами ранее, ориентировались на 90 градусов влево.

Способность птиц так хорошо настраивать свои компенсационные механизмы на истинные изменения азимута Солнца позволяет предположить, что соответствующие процессы заранее запрограммированного обучения генерируют функцию азимута/времени/направления Солнца, которая очень точно отражает истинную кривую азимута Солнца. Это предполагает, что птицы фиксируют направление солнца через довольно короткие промежутки времени и сохраняют эту информацию вместе с информацией о времени в своей памяти. Исследование, проведенное с целью проверки ориентации голубей по солнечному компасу, показало, что животные должны компенсировать движение солнца с помощью своих внутренних часов. Азимут Солнца играет в этом важную роль. Азимут позволяет птицам определять время суток и в конечном итоге определять, в каком направлении двигаться по таким причинам, как миграция или возможные источники пищи.

Механизмы

Для некоторых животных солнце является формой зрительного стимула, используемого в качестве инструмента навигации. Как видно у птиц и пчел, животное ориентирует свое тело под определенным углом по отношению к солнцу и времени суток. Этот внешний раздражитель активирует часть мозга (необходимую для навигации и позволяет организму корректировать свою ориентацию по отношению к солнцу). То есть, если животное покидает свое гнездо утром, когда солнце находится низко в небе, и планирует двигаться в известном направлении, животное будет двигаться в определенном направлении, при этом солнце будет находиться в положении относительно его тела ( например, при путешествии на запад солнце может находиться с правой стороны животного во время навигации). Эта форма навигации не так проста, как наблюдение за стимулом и соответствующие действия. Исследования показали, что животные могут использовать другие «хитрости», такие как длина и направление теней, чтобы определить, где находится солнце во время временных сдвигов, а затем рассчитать направление, в котором им следует двигаться. Например, над тропиком Рака Солнце всегда будет находиться на юге в зените (самой высокой точке), поэтому короткие тени будут указывать на север. Животные, как правило, включают в свой репертуар несколько типов навигационных методов, таких как магнитная ориентация и ориентиры, чтобы выполнять обычную навигацию или мигрировать.

Когда животные используют солнце для ориентации по компасу, они должны компенсировать видимое движение солнца с помощью своих внутренних часов . Животные связывают азимут солнца со временем суток, определяемым их внутренними часами, и ориентиром, определяемым их магнитным компасом.