Les oiseaux qui voyagent, dont l'aire de migration est véritablement planétaire, doivent s'appuyer sur des champs d'orientation globale, en raison des propriétés physiques fondamentales du globe et de l'espace environnant. En particulier, de nombreux espoirs de compréhension des mécanismes d'orientation des oiseaux migrateurs ont généré un champ géomagnétique chez les ornithologues, dont la présence distingue la Terre de toutes les planètes les plus proches du système solaire.

Les mécanismes de migration des oiseaux

Avec un certain degré de conventionnalité, la Terre peut être imaginée comme une boule magnétisée géante. À chaque point de la surface du globe, il y a un champ magnétique, dont la direction est facile à établir à l'aide de l'aiguille de la boussole, qui fait toujours face au pôle magnétique. Rappelons que les pôles magnétiques de la planète sont quelque peu éloignés des pôles géographiques dessinés sur une carte ou un globe à travers lequel passe l'axe de rotation de la Terre.

La flèche d'une boussole conventionnelle ne se déplace que vers la gauche et vers la droite, par conséquent, elle montre la direction de la composante horizontale du champ uniquement, étant dirigée le long du méridien magnétique jusqu'au pôle magnétique terrestre. Mais les forces du magnétisme terrestre agissent non seulement dans le plan horizontal, mais aussi vers le centre de la planète, c'est-à-dire que le champ magnétique a également une composante verticale ou, comme on dit, gravitationnelle. Si l'aiguille de la boussole pouvait se déplacer dans toutes les directions, y compris de haut en bas, alors sa position changerait sensiblement lorsqu'elle se déplacerait de l'équateur vers les pôles.

À l'équateur, il serait situé strictement parallèlement à la surface de la Terre, c'est-à-dire absolument horizontalement, pointant avec son extrémité aimantée strictement vers le nord. En s'éloignant de l'équateur, ses écarts par rapport à l'horizontale deviendraient plus visibles et, finalement, au pôle nord, la flèche se tournerait vers le centre de la planète, c'est-à-dire qu'elle augmenterait verticalement. Au pôle magnétique sud, la flèche occupera également une position verticale, mais son extrémité «nord» aimantée sera strictement tournée vers le haut. Ainsi, une boussole dotée d'un tel dispositif peut être utilisée non seulement pour indiquer la direction vers le nord, mais aussi pour déterminer sa position sur le méridien, c'est-à-dire comme indicateur de latitude.

Hypothèse de l'orientation magnétique des oiseaux migrateurs

Les oiseaux peuvent-ils utiliser le magnétisme terrestre de la même manière que nous utilisons une boussole conventionnelle dont la flèche, obéissant à la composante horizontale du champ magnétique, est toujours orientée vers le nord? Les oiseaux sont-ils capables de ressentir et d'apprécier cette composante? L'hypothèse de l'orientation magnétique des oiseaux migrateurs a été exprimée par l'académicien de l'Académie de Saint-Pétersbourg A. Middendorf il y a plus de cent ans, cependant, de réelles possibilités de vérification expérimentale ne sont apparues chez les scientifiques que ces dernières années.

Une méthode d'étude de la migration des oiseaux

Il s'avère que les pigeons avec des spirales faites de fil métallique mince sur la tête avec du courant électrique qui les traverse à partir de batteries miniatures lors d'expériences par temps nuageux ne sont pas bien rentrés chez eux. Par temps clair, ils ont utilisé la boussole solaire familière et se sont dirigés en toute confiance vers le pigeonnier, pas du tout triste que la direction des champs magnétiques entourant leurs têtes n'avait rien de commun avec la direction du magnétisme terrestre.

Par temps nuageux, les pigeons avec des spirales sur la tête ont fait des erreurs grossières en traçant le parcours et ont volé partout où ils sont allés, tandis que les pigeons sans spirales n'ont pas connu de difficultés notables. À ce jour, il existe beaucoup plus de preuves de la capacité des oiseaux à utiliser une boussole magnétique. Beaucoup plus de doutes sont causés par la capacité des oiseaux à utiliser la composante gravitationnelle du champ magnétique afin de déterminer leur emplacement.

Rotation de la Terre et migration des oiseaux

À un moment donné, il a même été suggéré que les oiseaux avaient des méthodes de navigation basées sur l'utilisation des forces de Coriolis. Ces forces résultent de la rotation du globe; ils augmentent dans la direction du pôle à l'équateur en fonction de l'augmentation de la vitesse de rotation des points situés à la surface de la sphère terrestre. Les manifestations globales des forces de Coriolis à l'échelle planétaire sont la lixiviation des rives des rivières coulant dans la direction méridionale et la torsion de gigantesques tourbillons atmosphériques. L'utilisation de ces forces est basée sur la conception d'un gyrocompas - un dispositif qui, à toutes les positions d'un aéronef ou d'un navire, se positionne spontanément le long du méridien géographique. Les forces de Coriolis sont appropriées pour déterminer la latitude géographique à l'intérieur d'un hémisphère à partir d'eux.

Si nous ajoutons un indicateur de lieu supplémentaire, par exemple, l'une des composantes du champ magnétique terrestre, nous pouvons obtenir le système souhaité à partir de deux coordonnées (en raison de l'inadéquation entre les axes de magnétisme et de rotation), ce qui nous permet de créer une carte de gravité magnétique. Cependant, les calculs ont montré que pour être perçue par les oiseaux, la force de Coriolis est encore trop faible et, en particulier, se chevauchent désespérément et se masque par les accélérations qui affectent l'oiseau en vol (au décollage, en accélération ou en décélération, et même lorsque tout changement de vitesse de vol ou de position dans l'espace).

Navigation des oiseaux

La différence entre l'orientation de la boussole et la navigation

Aller à l'objectif comprend deux volets. Premièrement, l'orientation de la boussole - la possibilité de maintenir un parcours choisi pendant une longue période, et deuxièmement, la navigation - la possibilité de tracer un parcours entre deux points sur la base d'une comparaison de leurs coordonnées, c'est-à-dire sur une carte stockée en mémoire.

Les différences entre l'orientation simple de la boussole et la navigation sont illustrées par l'expérience du transport d'étourneaux. Plusieurs milliers d'oiseaux ont été capturés et bagués, transportés de Hollande en Suisse et relâchés. Les jeunes oiseaux, qui ont effectué la première migration de leur vie, se sont dirigés de la Suisse vers le sud-ouest. Ils ont réussi à choisir la bonne direction, mais à la fin ils se sont écartés du cours et se trouvaient sensiblement au sud de l'endroit où ils se dirigeaient, et en conséquence ils n'avaient pas d'autre choix que d'hiverner en Espagne et dans les régions du sud de la France.

Selon la boussole, les jeunes s'orientaient correctement, mais les étourneaux ne pouvaient pas se permettre de corriger un certain décalage par rapport à leur route habituelle. Et les étourneaux adultes, qui avaient déjà une expérience de la migration, ont parfaitement montré qu'ils ont une excellente navigation de tireurs d'élite. Ils ont pu naviguer et ont immédiatement pavé une nouvelle route dans les directions nord-ouest et ouest et, par conséquent, ils ont facilement atteint leur hivernage habituel.

La différence entre l'orientation spatiale des adultes et des jeunes oiseaux

Quelle est la différence entre l'orientation spatiale des adultes et des jeunes oiseaux? Très probablement, le mouvement d'hivernage chez les jeunes animaux, franchissant la route pour la première fois de leur vie, est principalement subordonné à des programmes de comportement instinctifs. En d'autres termes, le jeune étourneau a la capacité innée de voler dans le sens de l'hivernage et imagine assez précisément la distance qu'il doit franchir pour les atteindre.

Une autre chose est les oiseaux adultes, qui ont déjà visité des appartements d'hiver et y ont reçu certaines informations. Laquelle est la question la plus difficile et la plus clé, dont la réponse exacte n'existe pas encore. Il peut s'agir de n'importe quelle information astronomique ou géophysique, à travers laquelle il est possible de donner une caractéristique unique de n'importe quel point de la surface du globe. Ainsi, un oiseau adulte est le plus susceptible de comparer les informations d'hivernage stockées avec les informations actuelles sur son emplacement.Tout cela est une question de technologie et est une tâche simple pour tout sujet qui connaît les compétences d'orientation à l'aide d'une boussole.

La capacité des pigeons à trouver leur chemin vers la maison

L'incroyable capacité des pigeons à trouver leur chemin vers la maison est connue depuis des temps immémoriaux. Les armées des anciens Perses, Assyriens, Égyptiens et Phéniciens ont envoyé des messages de campagnes avec des pigeons. Pendant les deux guerres mondiales, le poste de pigeon a rendu un tel service que des monuments ont été érigés en l'honneur des facteurs à plumes à Bruxelles et dans la ville française de Lyon. Lors des compétitions, les pigeons voyageurs sont transportés sur 150 à 1 000 kilomètres et relâchés. L'heure de retour des oiseaux dans le pigeonnier est enregistrée à l'aide de dispositifs spéciaux. Des pigeons bien entraînés volent jusqu'à la maison avec une vitesse moyenne de 80 kilomètres par heure, les meilleurs d'entre eux sont capables de parcourir 1000 kilomètres par jour.

Le troisième monument aux pigeons n'a pas encore été construit, mais il a longtemps été mérité en raison de sa contribution exceptionnelle à l'étude des voies d'orientation des oiseaux. Il s'est avéré, par exemple, que les pigeons peuvent revenir de loin dans le pigeonnier malgré la plus forte «myopie». Des oiseaux «myopes» ont été réalisés pendant la durée de l'expérience, en mettant des lentilles de contact mates sur leurs yeux, ce qui n'a permis de distinguer que les contours des objets les plus proches. Et avec de telles lentilles, des pigeons ont été libérés à 130 km du pigeonnier. Des oiseaux à moitié aveugles ont grimpé vers le haut et se sont précipités chez eux à haute altitude, ne voyant rien autour d'eux, sauf un brouillard gris impénétrable. Presque tout le monde a réussi à se rendre sur place en toute sécurité, bien que la "myopie" n'ait pas permis de retrouver le pigeonnier lui-même. Les pigeons sont descendus dans un rayon de 200 mètres d'elle et s'attendaient patiemment à se débarrasser des lentilles gênantes.

Compas d'oiseaux

Lorsqu'un parcours est connu, vous ne pouvez le suivre longtemps qu'avec l'aide d'une boussole. Selon les circonstances, les oiseaux utilisent en toute confiance des «boussoles» d'au moins trois types différents. Le jour, les oiseaux déterminent avec une grande précision la position des points cardinaux sur le soleil. Cela n'est pas empêché même par un léger linceul de nuages ​​tant qu'il permet de sentir la position de l'étoile dans le ciel. La nuit, la «boussole» stellaire vient remplacer le soleil, et dans l'art de la manipuler, de nombreux oiseaux effectuant des migrations nocturnes ont également connu un grand succès. Lorsque le temps se dégrade complètement et que le ciel est couvert de nuages ​​24 heures sur 24, une «boussole» magnétique vient à la rescousse des voyageurs à plumes, avec lesquels ils se débrouillent aussi très habilement.

Ainsi, à la question de ce que les voyageurs à plumes "boussole" utilisent, les scientifiques ont une réponse presque complète. La situation est pire jusqu'à présent avec une compréhension de ce qu'est la «carte de navigation» des oiseaux et des méthodes qu'ils utilisent pour marquer leur emplacement dessus. Rappelons que les marins n'ont appris à le faire pour de vrai qu'avec l'avènement d'instruments de mesure précis.

Tout d'abord, un chronomètre - une montre avec une progression très précise, vous permettant de suivre l'altitude des étoiles au-dessus de l'horizon et leur azimut à une heure strictement définie au cours d'un voyage de plusieurs mois - c'est-à-dire leur position par rapport à la direction nord. La position des luminaires est déterminée à l'aide d'un sextant - un instrument assez complexe, sans lequel au cours des trois derniers siècles, aucun navire longue distance n'a quitté le port. Pour "obtenir une place" du navire, il est nécessaire de faire au moins deux mesures de l'altitude ou de l'azimut des étoiles - dans n'importe quelle combinaison.

Ayant obtenu les nombres nécessaires à l'aide de tables de navigation, libérant partiellement le navigateur de calculs complexes, il peut déterminer la longitude et la latitude géographiques avec lesquelles le navire se trouvait au moment de la mesure, avec une précision de plusieurs milles. Des méthodes de navigation plus précises, mais incomparablement plus chères, suggérant la position d'un navire ou d'un avion avec une précision de plusieurs dizaines de mètres, ne sont devenues possibles qu'avec l'avènement des véhicules spatiaux.

Boussoles solaires et étoiles

Ainsi, selon la position du Soleil ou des étoiles dans le ciel, on peut non seulement maintenir le cap en utilisant des luminaires comme substitut d'une boussole, mais aussi déterminer sa position sur la surface de la planète en utilisant des luminaires comme indicateurs d'un lieu. Actuellement, il est fermement établi que les oiseaux ont la capacité innée d'utiliser des «compas» solaires et étoilés, en raison de la présence d '«horloges internes» précises, vous permettant de choisir la bonne direction pour n'importe quelle position des étoiles pendant la journée.

Les oiseaux peuvent-ils utiliser le soleil et les étoiles pour déterminer l'emplacement?

Si l'évolution des systèmes de navigation des oiseaux suivait la même voie que le développement des affaires de navigation, alors les oiseaux devraient trouver un remplaçant pour le chronomètre, le sextant, le calendrier et, de plus, maîtriser la somme des connaissances en astronomie au moins dans le volume du programme d'études secondaires. Puis, se trouvant dans une zone inconnue, le même pigeon voyageur pourrait déterminer sa position par rapport à la maison, en évaluant la différence entre la hauteur du soleil et l'azimut des étoiles dans un nouvel endroit et la hauteur et l'azimut stockés des mêmes étoiles le même jour, puis en même temps au dessus du pigeonnier natif.

La manière la plus simple est d'attendre au nouveau lieu de midi local - le moment de l'apogée supérieure du centre du Soleil. Ensuite, deux choses devraient être faites. Tout d'abord, regardez les horloges qui fonctionnent à l'heure "domestique" et établissez la différence au moment de midi. Si le soleil est allé au zénith avant 12h00, alors la maison est restée à l'ouest, si plus tard - à l'est. Deuxièmement, vous devez regarder le Soleil et évaluer sa hauteur au-dessus de l'horizon. Si le soleil à midi est plus élevé qu'à la maison, alors le destin vous a amené vers le sud, s'il est inférieur - du sud au nord (dans l'hémisphère sud, bien sûr, vice versa).

À première vue, tout est simple, mais en réalité les difficultés sont indescriptibles. Pour utiliser cette méthode, même dans sa modification la plus simple, vous avez besoin d'une énorme quantité de mémoire et de la plus grande précision de mesure. Le cerveau des oiseaux n'a pas de telles ressources de mémoire. De plus, les mesures à des fins de navigation sont trop complexes pour pouvoir être effectuées «à l'œil nu».

Par exemple, à la latitude de la ville de Simferopol, pour tous les 100 kilomètres de route, la hauteur du soleil ne change que de 1 °, l'heure du lever et du coucher du soleil - de moins de 5 minutes, l'azimut du soleil - de moins de 1,5 °. L'utilisation de l'orientation astronomique est plus facile sur de longues distances - à mesure qu'elle diminue, les exigences en matière de précision des mesures augmentent régulièrement.

Les ornithologues ont travaillé dur pour trouver des similitudes dans les méthodes de navigation des oiseaux et des personnes. Mais toutes les études dans ce sens n'ont pas encore abouti. Très probablement, les oiseaux déterminent leur emplacement à la surface de la Terre et dessinent leurs "cartes" d'autres manières. Lesquels - cela reste à voir à l'avenir. C'est ainsi qu'un spécialiste bien connu dans le domaine de la migration des oiseaux voit le professeur V.R. de Saint-Pétersbourg. Dolnik: "Nous devons admettre", écrit-il, "que le système de navigation conduit les oiseaux à un point - dans le sens le plus littéral du mot, dans lequel ils ont reçu (ou d'où ils continuent de recevoir) des informations.

De toute évidence, les limites de précision des systèmes que nous connaissons et qui permettent la navigation astronomique, géomagnétique ou gravitationnelle chez les oiseaux sont de 2 à 3 ordres de grandeur insuffisantes pour la navigation jusqu'à un point. Cela encore (comme dans l'étude des pigeons voyageurs) soulève la question d'un facteur inconnu qui nous permet de désigner la navigation absolue, ou un facteur connu, mais une manière inconnue de l'utiliser pour la navigation. »