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.

138098315_s
Pływacz szary płynący wzdłuż wybrzeża Kaliforni, fot. 123RF

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.

Cataglyphis_bicolor_casent0104612_profile_1
Mrówka pustynna (Cataglyphis bicolor), fot. Wikipedia

Czytaj dalej na następnej stronie