Компас солнца у животных - Sun compass in animals

Много животные способны перемещаться с использованием солнце как компас. Ориентационные сигналы от положение Солнца в небе совмещены с индикацией времени от животного внутренние часы.

Есть свидетельства того, что некоторые животные могут перемещаться используя небесные сигналы, такие как положение Солнца. Поскольку Солнце явно движется по небу, навигация для этого также требуются внутренние часы. Многие животные зависят от таких часов для поддержания своего циркадный ритм.[1] Животные, ориентирующиеся по солнечному компасу, рыбы, птицы, морские черепахи, бабочки, пчелы, песочники, рептилии, и муравьи.[2]

Ориентация солнечного компаса использует положение Солнца на небе в качестве ориентира.[2] В азимут может использоваться вместе с солнечным компасом, чтобы помочь животным ориентироваться. Азимут Солнца можно определить как направление небесный объект от наблюдателя, выраженного как угловое расстояние от северной или южной точки горизонт до точки, в которой вертикальный круг, проходящий через объект, пересекает горизонт.

Цель солнечного компаса ориентации

В песочница использует солнце и его внутренние часы для определения направления.

Ориентацию по солнечному компасу можно использовать в качестве ежедневного ориентира для животных, но для некоторых, включая морских черепах, они используют солнце в качестве ориентира для миграции. Черепахи используют график компенсации азимута солнца, чтобы каждый год находить конкретные места размножения.[3]

Песчаники ежедневно используют солнце, чтобы определить, где находится их дом. В этом эксперименте группа куликов подвергалась шестичасовому воздействию искусственного света, а их движения отслеживались при воздействии обычного солнечного света. Ориентация песочницы, когда наконец попала под нормальный солнечный свет, показала, что их ориентация был выключен на 90 градусов по отношению к их дому. Это исследование помогло показать, как искусственный свет может изменить отношение вида к солнцу и как он может лишить его основных способностей к направлению. [4]

На большой высоте солнечный компас снижает точность при передаче информации животным. Было проведено исследование, чтобы увидеть, реагируют ли навозные жуки лучше на ориентацию, обеспечиваемую солнечным компасом или компас в крыше. Результаты этого исследования показали, что навозные жуки большую часть времени используют свои первоначальные пеленги (то есть солнечный компас) и редко используют компас для светового люка.[5]

Личинка рыбы находит безопасность в коралловые рифы для хищников. Конкретный коралловый риф - это тот, на котором личинка была раньше. Личинка может распознать местность по запаху, звуку и направлению конкретного рифа. Личинки рыб уплывают от рифа и плывут, чтобы переместить свой риф. Они используют солнечный компас как один из своих инструментов. Личинка рыбы запоминает и запоминает различные сигналы, что позволяет им вернуться на свой риф. Был также сделан вывод о том, что процесс обучения происходит, когда личинки рыб еще молоды, и их местоположение можно запомнить, и это станет их второй натурой. Это полезный инструмент, который помогает личинкам рыбы вернуться на свои рифы.[6]

Муравьи пустыни используйте солнечный компас 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 пропали, и основывают свои направления на том направлении, в котором они должны идти. В дополнение к солнечному компасу насекомые, такие как муравьи, также используют инструмент, называемый азимутальным положением солнца. Это дополнительные сигналы, определяемые муравьями и передаваемые другим муравьям при общении.[7]

Исследования, анализирующие ориентацию солнечного компаса

Sandhoppers (Такие как Сальятор талитрус, также называемые песчаными блохами) - это маленькие креветочные ракообразные, обитающие на пляжах. Когда их снимают с пляжа, они легко возвращаются к морю. Эксперимент, описанный Локли, показал, что это происходило не просто при движении под гору или навстречу морю. Группа куликов была акклиматизирована к дневному / ночному циклу при искусственном освещении, время которого постепенно менялось до тех пор, пока он не на 12 часов не совпал по фазе с естественным циклом. Затем куликов поместили на пляж под естественным солнечным светом. Они переместились примерно на 180 ° от правильного направления вниз к морю, вверх по пляжу. Эксперимент подразумевал, что песочники используют солнце и свои внутренние часы для определения своего курса и что они узнали фактическое направление к морю на своем конкретном пляже.[8]

Локли эксперименты с Мэнский буревестник (Тупик тупик) показал, что, выпущенные «под чистым небом» вдали от своих гнезд (в Скохольме), морские птицы сначала сориентировались, а затем «улетели по прямой линии на Скохольм», сделав путь быстро. Например, одна из птиц, выпущенная в аэропорту Бостона, прибыла в Скохольм 12,5 дней спустя; Локли подсчитал, что если птицы летали по 12 часов в день, они должны были лететь со скоростью 20 миль в час, их полная нормальная скорость, поэтому они не могли значительно отклониться от прямого курса или произвольно искать место назначения. Птицы вели себя так, независимо от того, пролетели ли птицы прямым курсом над морем или над сушей. Но если в момент выпуска небо было затянуто облаками, буревестники летали кругами «как будто заблудились» и возвращались медленно или вовсе не возвращались. Поэтому Локли пришел к выводу, что для птиц важно, чтобы «в момент выхода солнце было видно днем, а звезды - ночью». Локли не утверждал, что понимает, откуда птицы знают свое местоположение относительно пункта назначения, но просто заметил, что они вели себя так, как если бы знали это.[9]

Исследование показало, что бабочки монарх использовать солнце как компас, чтобы направить их осеннюю миграцию на юго-запад из Канада к Мексика. Мигрирующих бабочек ловили и держали в течение 12 часов света и 12 часов темноты. Свет для одной группы загорался каждый день в 7:00, а для другой группы зажигался на 6 часов раньше, в 1:00. Монархов держали в неволе несколько дней, а затем выпустили в летную клетку при естественном освещении. Это позволяло им лететь в том направлении, в котором они хотели двигаться, при этом удерживая их на испытательной арене. Бабочки, чьи биологические часы были настроены на естественный цикл падения (свет включается в 7:00 утра), пытались улететь на юго-запад, в то время как те, чьи часы были сдвинуты 6 часами ранее, ориентировались на 90 градусов влево.[2]

Способность птиц так хорошо настраивать свои механизмы компенсации на истинные изменения азимута солнца предполагает, что соответствующие процессы предварительно запрограммированного обучения генерируют функцию азимута / времени / направления солнца, которая очень точно отражает истинную кривую азимута солнца. Он предполагает, что птицы записывают направление солнца через довольно короткие промежутки времени и сохраняют эту информацию вместе с информацией о времени в своей памяти. Исследование, проведенное для проверки ориентации солнечного компаса у голубей, показало, что животные должны компенсировать движение солнца своими внутренними часами. Азимут солнца играет в этом важную роль. Азимут позволяет птицам определять время суток и, в конечном итоге, определять, в каком направлении им двигаться по таким причинам, как миграция или возможные источники пищи.[10][11]

Механизмы

Для некоторых животных солнце - это форма визуального стимула, используемого в качестве инструмента для навигации. Как видно на примере птиц и пчел, животное будет ориентировать свое тело под определенным углом по отношению к солнцу и времени суток. Эти внешние раздражители активируют часть мозга (необходимую для навигации и позволяют организму регулировать свою ориентацию по отношению к солнцу). Другими словами, если животное покидает свое гнездо утром, когда солнце находится низко в небе и планирует направиться в известном направлении, животное будет двигаться в определенном направлении с солнцем в положении, связанном с его телом ( например, чтобы отправиться на запад, во время навигации солнце может быть справа от животного). Эта форма навигации не так проста, как наблюдение за стимулом и соответствующие действия. Исследования показали, что животные могут использовать другие «уловки», такие как длина и направление теней, чтобы определить, где находится солнце во время временных сдвигов, а затем вычислить направление, в котором они должны двигаться. Например, над Тропик Рака, солнце всегда будет находиться на юге в зените (наивысшей точке), поэтому короткие тени будут указывать на север.[12] Животные, как правило, включают в свой репертуар несколько типов методов навигации, таких как магнитная ориентация и ориентиры, чтобы выполнять нормальную навигацию или мигрировать.

Когда животные используют солнце для ориентации по компасу, они должны компенсировать видимое движение солнца с помощью своего внутренние часы. Животные связывают азимут солнца со временем дня, определяемым их внутренними часами, и опорным направлением, обеспечиваемым их магнитным компасом.[10]

Рекомендации

  1. ^ Dunlap, J.C .; Loros, J .; ДеКурси, П.Дж. (2003). Хронобиология: биологическое хронометраж. Синауэр, Сандерленд.
  2. ^ а б c Олкок, Джон (2009). Поведение животных: эволюционный подход. Sinauer Associates. С. 140–143. ISBN  978-0-87893-225-2.
  3. ^ Мотт, Коди Р. (2011). "Ориентация солнечного компаса молодыми зелеными морскими черепахами (Chelonia mydas)" (PDF). Челонский заповедник и биология. 10: 73–81. Дои:10.2744 / CCB-0888.1. S2CID  3910459. Архивировано из оригинал (PDF) 10 декабря 2015 г.. Получено 9 декабря 2015.
  4. ^ Уголини, Альберто (декабрь 2007 г.). «Ритм двигательной активности и ориентация по солнечному компасу у кулики Talitrus saltator взаимосвязаны». Журнал сравнительной физиологии А. 193 (12): 1259–1263. Дои:10.1007 / s00359-007-0277-z. PMID  17994240. S2CID  13415929.
  5. ^ Даке, М. (6 января 2014 г.). «Роль солнца в небесном компасе навозных жуков». Философские труды Королевского общества B. 369 (1636): 20130036. Дои:10.1098 / rstb.2013.0036. ЧВК  3886324. PMID  24395963.
  6. ^ Моуритсен, Хенрик (26 июня 2013 г.). «Ориентация солнечного компаса помогает личинкам рыб коралловых рифов вернуться на свой естественный риф». PLOS ONE. 8 (6): e66039. Bibcode:2013PLoSO ... 866039M. Дои:10.1371 / journal.pone.0066039. ЧВК  3694079. PMID  23840396.
  7. ^ Лебхардт, Ф. (15 декабря 2012 г.). «Взаимодействие поляризации и солнечного компаса при интеграции пути пустынных муравьев». Журнал сравнительной физиологии А. 200 (8): 711–20. Дои:10.1007 / s00359-013-0871-1. PMID  24337416. S2CID  743450.
  8. ^ Локли, 1967. стр. 74.
  9. ^ Локли, Рональд М. (1942). Буревестник. J. M. Dent. С. 114–117.
  10. ^ а б Вильчко, Росвита (10 февраля 2000 г.). «Ориентация Солнечного Компаса в самонаводящемся голуби: компенсация различных скоростей изменения азимута?» (PDF). Журнал экспериментальной биологии. 203 (Pt 5): 889–94. PMID  10667971. Получено 9 декабря 2015.
  11. ^ Гилфорд, Тим (2014). «Результаты эксперимента». Поведение животных. 97: 135–143. Дои:10.1016 / j.anbehav.2014.09.005. ЧВК  4222775. PMID  25389374.
  12. ^ Гилфорд, Тим (2 октября 2014 г.). "Новый взгляд на солнечный компас". Группа исследования поведения животных. 97: 135–143. Дои:10.1016 / j.anbehav.2014.09.005. ЧВК  4222775. PMID  25389374.