Zdolności nawigacyjne zwierząt na duże odległości fascynowały ludzi od wieków i nadal stanowią wyzwanie dla naukowców. Aby odpowiedzieć na tę zagadkę, wykorzystują oni podejście multidyscyplinarne, czyli czerpią z wielu dziedzin nauki, m.in. wykorzystują modelowanie matematyczne, fizykę, chemię kwantową, biologię molekularną, neurobiologię, histologię, symulacje komputerowe w połączeniu z eksperymentami behawioralnymi i analizami danych terenowych. Mimo tak zaawansowanej techniki i prac w dalszym ciągu precyzyjność nawigacji zwierząt jest dla nas zagadką.
W czasach powszechnego dostępu do internetu i map na telefonie większość z nas całkowicie zarzuciła dawny zwyczaj uważnego przyglądania się otoczeniu i ciągłego śledzenia, gdzie jesteśmy w drodze do obranego celu. W świecie fauny jest zupełnie odwrotnie. Nawigacja zwierząt to zdolność do dokładnego odnajdywania drogi bez map i instrumentów. Ptaki, takie jak rybitwa popielata, owady, takie jak motyl danaid wędrowny (inaczej zwany monarchą) i ryby, takie jak łosoś czy węgorze, regularnie migrują tysiące kilometrów do i ze swoich lęgowisk, a wiele innych gatunków skutecznie nawiguje na krótszych dystansach. Co kryje się za mechanizmami, które pozwalają ptakom i innym zwierzętom na nawigację?
Doskonali obserwatorzy
W najprostszym ujęciu zwierzęta, podobnie, jak ludzie, w ruchu wykorzystują wizualne punkty orientacyjne. Orły latają wzdłuż grzbietów górskich. Pływacze szare przepływają odcinek prawie 10 tys. kilometrów w grupach wzdłuż wybrzeży, od Alaski aż po meksykańskie wybrzeża, od czasu do czasu podskakując, by mieć oko na pobliskie przylądki. Krótkowzroczne pszczoły miodne tak bardzo polegają na wizualnych punktach orientacyjnych, że nadkładają drogi w locie, aby minąć krzak, którego używają jako drogowskaz.
Matematyczne zwierzęta, czyli obliczanie wektora do punktu początkowego
Karol Darwin (ten sam, który stoi za teorią ewolucji) w 1873 roku, za jeden z możliwych mechanizmów uznał nawigację zliczeniową. Ta metoda, znana przede wszystkim amatorom żeglugi, nazywana jest inaczej nawigacją ze znanej pozycji przy wykorzystaniu jedynie informacji o własnej prędkości i kierunku. W świecie zwierząt znana jest jako integracja ścieżki i oznacza łączenie sygnałów z różnych źródeł czuciowych w ciele, bez odniesienia do wizualnych lub innych zewnętrznych punktów orientacyjnych, w celu oszacowania pozycji w stosunku do znanego punktu początkowego w sposób ciągły podczas podróży po (niekoniecznie prostej) ścieżce. Zwierzę może jej użyć do określenia swojej pozycji, oceniając, jak daleko i w jakim kierunku się poruszało. W przypadku braku punktu orientacyjnego lub innego ustalenia pozycji, integracja ścieżki jest najlepszą dostępną metodą. Korzystają z niej myszy, znane już wam golce piaskowe (kliknij!), a mrówki pustynne (Cataglyphis bicolor) osiągnęły mistrzostwo w tej dziedzinie.
Ciała niebieskie w służbie zwierzętom
W XX wieku Karl von Frisch wykazał, że pszczoły miodne potrafią nawigować dzięki słońcu, polaryzacji błękitnego nieba i ziemskiemu polu magnetycznemu; z nich polegają na słońcu, gdy tylko jest to możliwe. Żuki gnojowe wpatrzone w Drogę Mleczną toczą kulkę nawozu po linii prostej. Ronald Lockley wykazał, że mały ptak morski, burzyk północny, może po wypuszczeniu z dala od domu orientować się w terenie i lecieć do domu z pełną prędkością, pod warunkiem że widać słońce lub gwiazdy. Motyle, danaidy wędrowne przelatują ponad 4 tysiące kilometrów, posługując się finezyjnym kompasem słonecznym.
Wbudowane kompasy — cud świata naturalnego
Naukowcy od lat głowili się nad zdolnością łososi do przepłynięcia tysięcy kilometrów w oceanie w celu powrotu do słodkowodnych strumieni, dokładnie tych, w których przed laty się wykluły. Niedawne badania sugerują, że ryby znają swoje położenie, wyczuwając zmiany pola magnetycznego Ziemi podczas podróży. Wiele zwierząt ma „wbudowany” system magnetyczny, działający jak zwykły kompas. Żółwie morskie, langusty i ćmy odnajdują drogę, kierując się polem magnetycznym Ziemi.
Niepozorny król zwierzęcej nawigacji
Kilka gatunków zwierząt może łączyć sygnały różnych typów, aby orientować się i efektywnie nawigować. Owady i ptaki potrafią łączyć wyuczone wizualne punkty orientacyjne z wyczuwalnym kierunkiem (z pola magnetycznego Ziemi), aby określić, gdzie się znajdują, a tym samym nawigować.
Ptaki wykazały imponującą zdolność dostosowywania się do okoliczności każdej podróży w wybranych przez siebie metodach nawigacji. Mogą używać magnetyzmu, słońca, gwiazd i podążać za liniami na ziemi, od linii brzegowych po linie kolejowe czy siatki autostrad. Prawdopodobnie żadne zwierzę nie ma tak niesamowitych umiejętności nawigacyjnych jak gołąb pocztowy.
Ten niepozorny gatunek był obiektem wielu eksperymentów, które jedynie potwierdzały jego królowanie w tej dziedzinie. Gołąb może mieć zawiązane oczy, być znieczulony, otoczony magnesami, umieszczony w zapieczętowanym pudełku z dopływem powietrza i wysłany do innej strefy czasowej i nadal nie napotyka problemów z powrotem do domu. W przeciwieństwie do żółwi morskich (i trochę, jak łososie), młode gołębie muszą odbyć pierwszą podróż, podczas której odnajdują się na swoim, domowym terenie. Ptaki najwyraźniej zapamiętują nie tylko lokalne sygnały magnetyczne, ale także wizualne punkty orientacyjne i ścieżki poruszania się słońca po niebie. Inne podróżujące na duże odległości ptaki (jak rybitwa popielata) prawdopodobnie robią to samo.
Podróże zwierząt są niezwykle imponujące. Niestety najnowsze badania wskazują, że zmiany środowiskowe i produkty działalności człowieka mogą niekorzystnie wpływać na zdolność poruszania się i precyzję nawigacji dzikich zwierząt. Istnieją dowody na to, że środki ochrony roślin takie, jak pestycydy mogą zakłócać nawigację pszczół, a współczesne zanieczyczenie świetlne zakłóca zdolności żółwi morskich do nawigacji i może przekładać się na ich przetrwanie.
Rozwiąż nasze quizy:
Środowy QUIZ geograficzny z pułapkami. Prawda czy fałsz?
QUIZ teleturniejowy. Odpowiesz na wszystkie pytania?
QUIZ ortograficzny z nazwami roślin. Wiesz, jak się to pisze?
