d_kishkinev (d_kishkinev) wrote,
d_kishkinev
d_kishkinev

Обсуждаем сложности гипотезы магнитной карты

Вот есть гипотеза, что у птиц есть магнитная карта. Многие представляют ее себе в виде 2D модели распространения всех или части магнитных параметров по поверхности Земли. Как эту модель птицы предположительно делают чуть ниже. При этом известно на основе множества фактов, что птицы становятся способными к настоящей навигации (возможность достигать цели миграции из любого незнакомого региона) начиная с первой весенней миграции. Первую осеннюю миграцию, как гласит современная теория, покояющаяся опять же на разных экспериментальных данные, птица совершается без знания цели миграции, на основе "часов-и-компаса", т.е. врожденного знания направления и времени (знает куда лететь и летит так долго, пока у нее есть "миграционное беспокойство". Обе поведенческие особенности, компасное направление и продолжительность миграционного беспокойства, популяционно специфичны и находятся под генетическим контролем. Также известно, что птицы, особенно самцы многих воробьиных, стремятся вернуться в район рождения и/или предыдущего (успешного) гнездования (филопатрия). Многие воробьиные также стремятся зимовать в одних и тех же местах. Из этих двух фактов ("навигация в результате миграционного опыта" + "точное возвращения в родные пенаты или знакомые зимовки") многими делается вывод, что до первой осенней миграции птицы "снимаются координаты" (whatever it means) места рождения, а во время первой осенней миграции "снимают координаты" по маршруту осенней миграции и координаты первой зимовки, и это "снятие координат" важно для разработки "магнитной карты". Но если, предположим, именно магнитные координаты птицы "снимают". т.е. замеряют каждый день, к примеру, во время первой осенней миграции вдоль маршрута, то, для того чтобы иметь возможность возвращаться весной в район рождения после смещения с маршрута миграции в незнакомую местность далеко от знакомого маршрута миграции (это птицы делать вроде могут, Chernetsov et al. 2008) или возвращаться в знакомые места зимовки после смещения во время осенней миграции (Mewaldt 1964; Thorup et al. 2007), птицам нужно замеренные показания магнитного поля уметь экстраполировать на большую часть земной поверхности (а может и глобально для глобальной навигации, которая, впрочем, четко не была показана). Это, во-первых, значит, что у птиц есть врожденные когнитивные механизмы экстраполяции замеренных магнитных параметров, которые включают правдоподобнаую модель земной поверности, на которую они экстраполируют. Это мне кажется очень сложным для dumb but just effective природных механизмов, обычно наблюдаемых в поведении животных. Во-вторых, даже если, предположим такое невероятное существует, и в голове у каждой птицы есть модель Земли, и она способна экстраполировать замеренное на маршруте на весь земной шар или хотя бы на бОльшую часть континента, то ошибка ее экстраполяции будет весьма заметна уже довольно быстро по мере удаления от маршрута миграции, просто потому что магнитное поле Земли неидеально равномерно распространено и его невозможно точно расчитать для всех точек земной поверхности на основе просто экстраполяции из относительно небольшого (в земных масштабах) корридора миграции любого вида. Мое решение этого видимого парадокса заключается в том, что нет никакой магнитной карты и сложной экстраполяции на основе параметров, замеренных на маршруте миграции, а есть довольно простой и более менее неплохо работающий только на относительно небольшом удалении от маршрута миграции механизм типа rule of thumb. Отсюда следует вывод, что при больших удалениях от маршрута миграции птицы просто теряются. Тогда некоторые данные будут противоречать моим предположениям, но эти "факты" еще нужно доказывать с помощью более современных глобальных технологий трекинга. Например, вроде бы на основе региональных первоначальных перемещений была предположена навигация беловенечных зонотрихий при кроссконтинентальном смещении в СА в Thorup et al. 2007 и Mewaldt et al. 1964, но в Mewaldt 1973 было отсутствие возвращающихся особей при смещении в Южную Корею, что может быть объясненно географическими барьерами. Думаю, что ICARUS и другие новые технологии трекинга и новые эксперименты по перемещению, плюс опыты по виртуальному перемещению в искусственном магнитном поле принесут сложные и противоречивые результаты, но позволят нащупать примерные механизмы дальней навигации.

Еще одна идея, как магнитная навигация может работать, это то, что птица летит к цели по принципу самонаводящейся ракеты, т.е. постоянно оптимизируя маршрут так, чтобы с максимальной скоростью приближаться к запомненным параметрам. Это предполагает, что птица способна запомнить минимум два параметра магнитного поля и при этом их абсолютные, не относительные, значения, и очень точно их сравнивать их текущими параметрами. Это тоже сложно, но намного более правдоподобнее. Это как настраивать струны на гитаре, подгоняя звучание к запомненному. Но два параметра (например, только инклинация и напряженность) будет в некоторых ситуациях, особенно дальнего перемещения, приводить к неправильной навигации, т.к. градиенты инклинации и напряженности во многих районах Земли очень похожи. Нужно запоминать деклинацию, которая изменяется как правило по долготе и это только дает однозначно правильную навигацию по принципу parameters' matching, описанному в начале абзаца. Пример. Птица знает параметры Прибалтики только на основе только двух координат - напряженности (н-р, 51 000 nT) и инклинации (70°). Птицу переместили в Восточную Сибирь и выпустили в районе Якутска. Она начинает движение и оптимизирует его направление так, что она с каждым километром приближается к данным параметрам. Тогда летет она будет на ЮВ, а ей нужно четко на З. Для правильной навигации ей нужно еще запоминать деклинацию (а это не чисто магнитный параметр, для его определения нужен еще географический север, который можно определеть по Солнцу или звездам) и только эти три параметра позволят птице четко определять направления к цели в такой ситуации. Другое дело, что птицы могут "забить" на такую сложную систему и использовать только два параметра - инклинацию и напряженность. Но тогда, как в моем случае с зонотрихиями, перемещенными из Восточной Канады в Западную, они не смогут компенсировать перемещение.

Короче, food for thought.

Карты градиентов разных компонентов геомагнитного поля здесь
Напряженность - http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/WMM/data/WMM2010/WMM2010_F_MERC.pdf
Инклинация - http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/WMM/data/WMM2010/WMM2010_I_MERC.pdf
Деклинация - http://www.ngdc.noaa.gov/geomag/WMM/data/WMM2010/WMM2010_D_MERC.pdf
Tags: science
Subscribe
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 2 comments