Így navigál GPS híján a nádiposzáta

2017.08.22. 12:22

A vándormadarak sokszor több ezer kilométeres távolságot tesznek meg úti céljukig, miközben folyamatosan számon tartják pillanatnyi helyzetüket. Miféle „állati GPS" segíti őket a tájékozódásban?

Okkal csodáljuk a vándormadarakat bámulatos képességükért, amellyel több ezer kilométernyi távolságot áthidalva tévedhetetlenül közlekednek élőhelyeik között, például eltalálnak az északi földtekén fekvő fészkelőhelyükről afrikai telelőhelyükre. A tudománynak mindmáig nem sikerült teljesen tisztáznia a madarak bravúros navigációs készsége mögött meghúzódó élettani mechanizmusokat, de a Bangor University (Egyesült Királyság) kutatói most egy fontos elemet illesztettek a kirakójátékba.

Mágneses elhajlás

Ahhoz, hogy bárki – legyen az ember vagy állat – nagy távolságokat tegyen meg két kijelölt pont között, elengedhetetlen, hogy útközben mindvégig számon tartsa aktuális helyzetét. Míg a földrajzi szélesség – az észak-déli pozíció – meghatározása viszonylag egyszerű navigációs probléma, a hosszúság, vagyis a kelet-nyugati tengely mentén való elhelyezkedés becslése olyan rafinált feladat, amelyet a térképészeknek, tudósoknak, órakészítőknek és tengerészeknek évszázadokba tellett kielégítően megoldani. Az emberi utazókat végül a pontos időmérő eszközök segítették hozzá a sikerhez.

A Föld mágneses mezeje

Forrás: NASA

A Bangor University nemzetközi kutatócsoportjának munkája nyomán fény derült arra, hogy a vándormadarak, legalábbis egy része az ún. mágneses elhajlás jelenségét használja támpontnak a tájékozódáshoz. A mágneses elhajlás oka az, hogy a Föld mágneses és földrajzi északi pólusa nem esik egybe: míg a földrajzi (más szóval valós) északi pólust pontosan kijelöli a bolygó forgástengelye, a mágneses északi pólus kívül esik ezen a ponton. Ebből egyebek mellett az következik, hogy ha pontosan követnénk az iránytű által kijelölt északi irányt, nem is az Északi-sarkra, hanem csak annak közelébe, a mágneses északi pólusra érkeznénk.

Változó szögeltérés

A trükkös a dologban az, hogy a földrajzi pólus és a mágneses pólus felé mutató irányok közötti szögeltérés attól függ, hogy éppen milyen földrajzi szélességen tartózkodunk. A földgömbön csak egy olyan délkör létezik – az, amelyik a földrajzi és a mágneses sarkponton is áthalad –, ahonnan nézve a két pólus egy irányba esik. Innen akár keletre, akár nyugatra indulunk, az elhajlás egy darabig nő, aztán újra csökken. Az elhajlás mértékének érzékelése így lehetőséget ad a földrajzi szélesség, vagyis a kelet-nyugati pozíció meghatározására.

 

Cserregő nádiposzáta (Acrocephalus scirpaceus)

Forrás: Wikimedia Commons/Martien Brand from Mariënberg

Európában a valós és a mágneses észak közötti eltérés keletről nyugatra haladva növekszik, amit ha csak egy térképpel és egy iránytűvel a kezünkben utaznánk, folyamatosan be kellene kalkulálnunk, különösen ha nagyobb távolságokat akarnánk így megtenni. A jelek szerint egyes madarak ezt a számítást fordítva végzik, és az elhajlás mértékéből következtetnek a kelet-nyugati tengelyen elfoglalt helyzetükre. Richard Holland és Dmitri Kishkiniev, a Bangor University munkatársai a Current Biology című folyóirat augusztusi számában írva elmagyarázzák, miként bizonyították első alkalommal, hogy az ivarérett cserregő nádiposzáták érzékelik a mágneses elhajlás mértékét, és ennek segítségével tájolják magukat Oroszországból Afrikába tartó őszi vándorútjuk során.

Navigációs térkép a fejben

„Régóta foglalkoztatta a tudósokat az a rejtély, hogy vajon hogyan oldják meg a madarak a földrajzi hosszúság meghatározásának problémáját – mondta el Holland. – Úgy tűnik, hogy a küllemre talán szerény cserregő nádiposzáták fejében komplett világnavigációs térkép lakozik, melynek segítségével pusztán a mágneses északi sark – pontosabban a mágneses és a valódi észak közötti eltérés – érzékelésével bárhol a földgolyón meg tudják határozni a kelet-nyugati helyzetüket. Egyéb külső támpontokkal – a mágneses mező erősségével, a csillagok helyzetével, vagy egyes illatokkal – kombinálva ez segíti őket hosszú vándorlásuk során a mindenkori helyzetük és szükséges haladási irányuk megállapításában.”

Elméletüket bizonyítandó, a kutatók ideiglenesen fogságba ejtettek néhány ivarérett és fiatal nádiposzátát az őszi vándorlásuk során. A madarakat az oroszországi Ribacsij mellett olyan kültéri kalitkákban helyezték el, amelyek lehetővé tették a szándékolt repülési irányuk meghatározását. További beavatkozás nélkül a nádiposzáták abban az irányban próbálták folytatni útjukat, amerre Észak-Afrika felé normálisan tovább haladnának.

Ha azonban a madarak körül a mágneses mezőt az óramutató járásával ellentétes irányba 8,5 fokkal elfordították – ami Ribacsij helyett Dél-Skócia mágneses deklinációjának felel meg –, a tapasztalt nádiposzáták hirtelen úgy kezdtek viselkedni, mintha valóban 1450 kilométerrel odébb, a skóciai Aberdeenben volnának, és onnan indulnának tovább Észak-Afrika felé: repülési irányukat 151 fokkal, nyugat-délnyugatiról kelet-délkeletire módosították. A fiatal példányok az átállított mágneses mezőben teljesen megzavarodtak, és képtelenek voltak orientálni magukat, ami arra utal, hogy a mágneses térkép nem veleszületetten, hanem tanulás eredményeképpen alakul ki a madarak agyában.

Így változik meg a nádiposzáták orientációja, a ha nyugat felé toljuk el a mágneses inklinációt

Forrás: Current Biology

Tanulni kell az utat

„Úgy tűnik, hogy a nádiposzáták a mágneses deklináció nagy léptékű térbeli mintázatát ugyanúgy éves vándorlásaik során sajátítják el, mint a többi tájékozódási támpont, például a mágneses inklináció vagy a teljes mágneses térerősség folytonos térbeli változását” – magyarázta Nyikita Csernyecov, a Ribacsiji Biológiai Állomás munkatársa. (A mágneses inklináció a föld mágneses tér erővonalainak a vízszintessel bezárt szöge, amely szintén helyről helyre folytonosan változik a Föld felszínén.)

„A mágneses deklináció főleg a kelet-nyugati tengely mentén változik, ami lehetőséget nyújt a földrajzi hosszúság mérésére.”

Persze még számos kérdés nyitva maradt, egyebek között az, hogy miként megy végbe a nádiposzáták tanulási folyamata, és hogyan terjesztik ki tudásukat olyan helyzetekre, amelyeket korábban közvetlenül nem tapasztaltak. Ilyen helyzet például az, amikor az alapesetben Oroszország és Afrika között közlekedő madarak hirtelen Skóciában találják magukat – vagy legalábbis érzékeik így tájékoztatják őket. A kutatók hangsúlyozták: fontos lesz azt is kideríteni, hogy vajon más vándormadár-fajok is rendelkeznek-e hasonló képességgel.