Sluneční kompas u zvířat - Sun compass in animals

Mnoho zvířata jsou schopni navigovat za použití slunce jako kompas. Orientační tága z poloha Slunce na obloze jsou kombinovány s údajem o čase ze zvířete vnitřní hodiny.

Existují důkazy, že některé zvířata mohou navigovat pomocí nebeských narážek, jako je poloha Slunce. Jelikož se Slunce zjevně pohybuje na obloze, navigace tímto způsobem také vyžaduje vnitřní hodiny. Mnoho zvířat závisí na takových hodinách, aby si udrželi své cirkadiánní rytmus.[1] Zvířata, která používají orientaci slunečního kompasu, jsou Ryba, ptáci, mořské želvy, motýli, včely, sandhoppers, plazi, a mravenci.[2]

Orientace slunečního kompasu využívá polohu Slunce na obloze jako směrový průvodce.[2] The azimut lze použít spolu s orientací slunečního kompasu na pomoc zvířatům při navigaci. Azimut Slunce lze definovat jako směr a nebeský objekt od pozorovatele, vyjádřeno jako úhlová vzdálenost od severního nebo jižního bodu pohoří horizont do bodu, ve kterém svislý kruh procházející objektem protíná horizont.

Účel orientace slunečního kompasu

The sandhopper používá slunce a jeho vnitřní hodiny určit směr.

Orientaci slunečního kompasu lze použít jako každodenního průvodce pro zvířata, ale pro některé, včetně mořských želv, používají slunce jako průvodce migrací. Želvy používají harmonogram kompenzace azimutu slunce, aby každý rok našly své konkrétní rozmnožovací lokality.[3]

Sandři používají slunce každý den k určení, kde leží jejich domov. S tímto experimentem byla skupina sandhopperů vystavena šesti hodinám umělého osvětlení a jejich pohyby byly sledovány, když byly vystaveny běžnému slunečnímu záření. Orientace sandhopperu, když byla nakonec vystavena normálnímu slunečnímu záření, ukázala, že jejich orientace byl pryč o 90 stupňů, pokud jde o jejich domov. Tato studie pomohla ukázat, jak umělé světlo může změnit druhový vztah ke slunci a jak může odhodit druhové základní směrové schopnosti [4]

Pokud jde o vysoké nadmořské výšky, sluneční kompas snižuje přesnost při poskytování informací zvířatům. Byla provedena studie, aby se zjistilo, zda brouci reagují lépe na orientace poskytované slunečním kompasem nebo střešní kompas. Výsledky této studie ukázaly, že brouci používají většinu času svá původní ložiska (tj. Sluneční kompas) a zřídka používají střešní kompas.[5]

Larva ryb najde bezpečí v korálové útesy pro predátory. Konkrétní korálový útes je ten, u kterého už larva byla. Larva může rozpoznat oblast podle vůně, zvuku a směru konkrétního útesu. Larvy ryb se vzdalují od útesu a plavou, aby mohly svůj útes přemístit. Jako jeden ze svých nástrojů používají sluneční kompas. Larvy ryb se učí a pamatují si různé podněty, které jim umožňují vrátit se na svůj útes. Rovněž byl učiněn závěr, že k procesu učení dochází, když jsou larvy ryb mladé a místo lze zapamatovat a stát se druhou přirozeností. Jedná se o užitečný nástroj, který pomáhá rybím larvám vrátit se na příslušné útesy.[6]

Pouštní mravenci použijte sluneční kompas jako odkaz na délku pěší vzdálenosti k jejich konkrétnímu cíli. Mravenci, stejně jako včely, kompenzují denní pohyby slunce, když se pohybuje a otáčí kolem Země. Komunikují s ostatními mravenci, kteří již byli venku, a zakládají své směry na směru, kterým by měli jít. Kromě slunečního kompasu používá hmyz jako mravenci také nástroj zvaný azimutální poloha slunce. Jedná se o další narážky určené mravenci a při komunikaci předávané dalším mravencům.[7]

Studie analyzující orientaci slunečního kompasu

Sandhoppers (jako Talitrus saltator, také nazývané písečné blechy), jsou malé krevetky podobné krevetám, které žijí na plážích. Když se sundají z pláže, snadno si najdou cestu zpět k moři. Experiment popsaný Lockleym ukázal, že to nebylo jen pohybem z kopce nebo směrem k zraku nebo zvuku moře. Skupina sandhopperů se aklimatizovala na denní / noční cyklus pod umělým osvětlením, jehož načasování se postupně měnilo, až bylo 12 hodin mimo fázi přirozeného cyklu. Poté byly sandhoppers umístěny na pláž v přirozeném slunečním světle. Pohybovali se zhruba o 180 ° ze správného směru dolů k moři, nahoru na pláž. Experiment naznačil, že sandhopperi používají ke stanovení svého směru slunce a své vnitřní hodiny a že se na své konkrétní pláži naučili skutečný směr dolů k moři.[8]

Lockleyovy experimenty s Manské smykové vody (Puffinus puffinus) ukázali, že když byli mořští ptáci vypuštěni „pod jasnou oblohou“ daleko od svých hnízd (ve Skokholmu), nejprve se zorientovali a poté „odletěli přímou linií ke Skokholmu“, což cestu urychlilo. Například jeden z ptáků, který byl propuštěn na bostonské letiště, dorazil do Skokholmu o 12,5 dne později; Lockley vypočítal, že pokud ptáci letěli 12 hodin denně, museli cestovat rychlostí 20 mil za hodinu, svou plnou normální rychlostí, takže se nemohli významně odchýlit od přímé linie nebo náhodně hledat svůj cíl. Ptáci se chovali takhle bez ohledu na to, zda přímý směr vzal ptáky přes moře nebo pevninu. Pokud však byla obloha v době uvolnění zatažená, smykové vody obletěly kruhy „jako ztracené“ a pomalu nebo vůbec se vracely. Lockley proto dospěl k závěru, že pro ptáky je nezbytné, aby „v okamžiku uvolnění bylo slunce viditelné ve dne nebo hvězdy v noci“. Lockley netvrdil, že rozumí tomu, jak ptáci znali svou polohu vzhledem k cíli, ale pouze poznamenal, že se chovají, jako by to věděli.[9]

Studie to prokázala monarcha motýli používat slunce jako kompas k vedení své podzimní migrace z jihozápadu Kanada na Mexiko. Migrující motýli byli zajati a drženi pro cykly 12 hodin světla a 12 temnot. Světlo jedné skupiny začalo každý den v 7:00, zatímco druhá skupina začala o 6 hodin dříve v 1:00. Monarchové byli několik dní drženi v zajetí a poté propuštěni v letové kleci za podmínek přirozeného denního světla. To jim umožnilo letět směrem, kterým chtěli jít, a zároveň je udržovat v testovací aréně. Motýli, kteří měli nastaveny biologické hodiny na přirozený cyklus pádu (světla se rozsvítila v 7:00), se pokusili letět na jihozápad, zatímco ti, jejichž hodiny byly posunuty o 6 hodin dříve, byly orientovány o 90 stupňů doleva.[2]

Schopnost ptáků tak dobře vyladit své kompenzační mechanismy na skutečné změny slunečního azimutu naznačuje, že příslušné procesy předprogramovaného učení generují funkci slunečního azimutu / času / směru, která velmi úzce odráží křivku skutečného slunečního azimutu. To naznačuje, že ptáci zaznamenávají směr slunce v poměrně krátkých intervalech a ukládají tyto informace společně s informacemi o čase do své paměti. Studie prováděná testování orientace slunečního kompasu na holubech ukázala, že zvířata musí kompenzovat pohyb slunce svými vnitřními hodinami. Při tom hraje důležitou roli azimut slunce. Azimut umožňuje ptákům určit denní dobu a nakonec určit, kterým směrem se vydat z důvodů, jako je migrace nebo možné zdroje potravy.[10][11]

Mechanismy

U některých zvířat je slunce formou vizuálního podnětu používaného jako nástroj navigace. Jak je vidět na ptácích a včelách, zvíře bude orientovat své tělo v určitém úhlu ve vztahu ke slunci a denní době. Tento vnější podnět aktivuje část mozku (je nezbytná pro navigaci a umožňuje organismu upravit svou orientaci ve vztahu ke slunci). To znamená, že pokud zvíře opustí své hnízdo ráno, když je slunce nízko na obloze a plánuje se vydat známým směrem, bude zvíře cestovat určitým směrem se sluncem v poloze související s jeho tělem ( např. cestovat na západ, slunce může být během navigace na pravé straně zvířete). Tato forma navigace není tak jednoduchá jako pozorování podnětu a odpovídající jednání. Studie ukázaly, že zvířata mohou použít jiné „triky“, jako je délka a směr stínů, k určení, kde je slunce během časových posunů, a poté k výpočtu směru, kterým by se měly pohybovat. Například nad Obratník raka, slunce bude vždy na svém zenitu (nejvyšší bod) na jihu, takže krátké stíny budou směřovat na sever.[12] Zvířata mají tendenci začleňovat do svého repertoáru několik typů navigačních technik, jako je magnetická orientace a orientační body, aby mohli provádět normální navigaci nebo migrovat.

Když zvířata používají slunce pro orientaci kompasu, musí kompenzovat zdánlivý pohyb slunce pomocí svých vnitřní hodiny. Zvířata spojují sluneční azimut s denní dobou poskytovanou jejich vnitřními hodinami a referenčním směrem poskytovaným jejich magnetickým kompasem.[10]

Reference

  1. ^ Dunlap, J.C .; Loros, J .; DeCoursey, P.J. (2003). Chronobiologie: Biologické měření času. Sinauer, Sunderland.
  2. ^ A b C Alcock, John (2009). Chování zvířat: Evoluční přístup. Sinauer Associates. str. 140–143. ISBN  978-0-87893-225-2.
  3. ^ Mott, Cody R. (2011). „Orientace slunečního kompasu juvenilními zelenými mořskými želvami (Chelonia mydas)“ (PDF). Chelonian Conservation and Biology. 10: 73–81. doi:10.2744 / CCB-0888.1. S2CID  3910459. Archivovány od originál (PDF) dne 10. prosince 2015. Citováno 9. prosince 2015.
  4. ^ Ugolini, Alberto (prosinec 2007). "Rytmus pohybové aktivity a orientace slunečního kompasu v solníku Talitrus sandhopper spolu souvisí". Journal of Comparative Physiology A. 193 (12): 1259–1263. doi:10.1007 / s00359-007-0277-z. PMID  17994240. S2CID  13415929.
  5. ^ Dacke, M. (6. ledna 2014). „Role slunce v nebeském kompasu brouků“. Filozofické transakce královské společnosti B. 369 (1636): 20130036. doi:10.1098 / rstb.2013.0036. PMC  3886324. PMID  24395963.
  6. ^ Mouritsen, Henrik (26. června 2013). „Orientace slunečního kompasu pomáhá korálovým útesům vrátit se larevám k jejich přirozenému útesu“. PLOS ONE. 8 (6): e66039. Bibcode:2013PLoSO ... 866039M. doi:10.1371 / journal.pone.0066039. PMC  3694079. PMID  23840396.
  7. ^ Lebhardt, F. (15. prosince 2012). "Interakce polarizace a slunečního kompasu při integraci cest pouštních mravenců". Journal of Comparative Physiology A. 200 (8): 711–20. doi:10.1007 / s00359-013-0871-1. PMID  24337416. S2CID  743450.
  8. ^ Lockley, 1967. strana 74.
  9. ^ Lockley, Ronald M. (1942). Shearwaters. J. M. Dent. str. 114–117.
  10. ^ A b Wiltschko, Roswitha (10. února 2000). „Orientace slunečního kompasu v poštovních holubech: kompenzace za různé rychlosti změny azimutu?“ (PDF). The Journal of Experimental Biology. 203 (Pt 5): 889–94. PMID  10667971. Citováno 9. prosince 2015.
  11. ^ Guilford, Tim (2014). „Výsledky experimentu“. Chování zvířat. 97: 135–143. doi:10.1016 / j.anbehav.2014.09.005. PMC  4222775. PMID  25389374.
  12. ^ Guilford, Tim (2. října 2014). "Sluneční kompas se vrátil". Výzkumná skupina pro chování zvířat. 97: 135–143. doi:10.1016 / j.anbehav.2014.09.005. PMC  4222775. PMID  25389374.