Lekcijas

Putnu orientācija un tās pētījumi

Vara Liepas lekcijas konspekts
Lekcija tika nolasīta Jelgavas ornitologu grupā 2002. gada 2. decembrī.

Putnu migrācijas ceļā lielākā daļa ir jauno putnu, tiem ir jāatrod vieta, ko tie nekad nav redzējuši, jo tikai dažām sugām vecie putni "rāda ceļu" - vecie putni lido kopā ar jaunajiem (baltais stārķis, zosveidīgie putni). Vairums putnu ceļo naktīs un baros, taču naktī ir grūti noturēties barā, tādēļ putni lido dispersi. Kā tad izskatās jaunā putna ceļš uz ziemošanas vietām - katra suga beigu beigās nonāk savās, sugai specifiskās, ziemošanas vietās. Dzeguzes jaunie putni, piemēram, ~6000 km pieveic lidojot vieni paši jau pēc veco dzegužu aizceļošanas.

Holandes ornitologi 1950.tajos gados veica asprātīgu eksperimentu, kuŗš parādīja, kāds ir pirmā gada putna ceļošanas rezultāts. Nakšņošanas vietās tika noķerti ap 11 000 mājas strazdu, tos pārveda ap 600 km uz dienvidaustrumiem - uz Šveici. Tie ir Austrumbaltijas strazdi, kuŗi Holandē jau gandrīz ir savās ziemošanas vietās. Pārvesto strazdu atradumi nāca no Dienvidfrancijas un Spānijas. Šis eksperiments pierādīja, ka putniem ir iedzimts virziens - šiem - lidot dienvidrietumu virzienā. Tātad jaunie putni lido konstantā virzienā pret KAUT KO. Kas ir šis KAUT KAS - pēta putnu orientācijas pētnieki. Dažas sugas Eiropā lido dienvidrietumu virzienā, bet tad noteiktā laikā pagriežas uz dienvidiem - tas varētu būt izskaidrojams ar to, ka tajā laikā tie jau ir nonākuši Āfrikas piekrastē un tiem jāmaina lidošanas virziens atbilstoši Āfrikas kontinenta ģeogrāfijai. Šādi virziena pagriezieni noteiktā laikā arī varētu būt iedzimti. To kontrolē iekšējais gada ritms. Laikā, kuŗā jālido, parādās īpašs "ceļošanas nemiers," proporcionāli attālumam tas izpaužas ātrāk vai vēlāk un ir ilgāks vai īsāks. "Ceļošanas nemiers" ir vesels fizioloģisko procesu kopums, kas putnam nodrošina ilgstošu beznosēšanās lidošanas iespējamību migrāciju laikā. To kontrolē diennakts gaŗums. Pēc migrāciju nemiera stāvokļa izbeigšanās putni vairs nevar atgriezties migrācijstāvoklī un, ja uznāk nelabvēlīgi laika apstākļi, tad aiziet bojā tajā vietā, kur bijis spiests apstāties.

1950.tie, 1960.tie gadi bija aktīvs orientācijas pētījumu laiks. Kā pētīt orientāciju? Bija zināms, ka putni migrāciju laikā zināmās stundās kļūst aktīvi un nebrīvē turēti sitās gaŗ būra sienām, pat sakropļojot sevi. Vācietis Krāmers izgudro, ka orientāciju varētu pētīt būros, tādēļ viņa pielietotie būri tiek saukti par Krāmera būriem un šī metode par apaļo (Krāmera) būru metodi. Metodes stiprā puse ir iespēja izdarīt eksperimentu ar putnu ierobežotā telpā. Putns lec uz laktiņām noteiktos būru sektoros un novērotājs vai, visbiežāk, elektroniski tiek reģistrēts, uz kuras laktiņas izdarīts katrs leciens, tā tiek saskaitīta lecienu izkliede dažādos virzienos. Var būt arī piltuvveida būri ar tintes spilventiņu vidū un papīru uz apmalēm - putns ar kājām un tinti "pieraksta" savu lekšanas virzienu, taču, strādājot ar šo metodi, zili kļūst ne tikai spilventiņi un putnu kājas, bet arī paši putni un arī to pētnieki. Tādēļ tinti un papīru aizvieto ar mašīnraksta korekcijas papīru, kur putni izskrāpē tos reģionus, kur lec. Arī šeit uzskaita lecienu skaitu un apstrādā to izkliedi ar statistiskiem paņēmieniem, lai noteiktu vidējo virziena vektoru un koncentrāciju, kā arī to, vai orientācija ir statistiski droša. Visi šie būri ir norobežoti no apkārtnes un apkārtni putni neredz, tikai debesis un horizontu, taču pēc Vara Liepas domām, drīkst un vajag lietot atklātos būrus, jo neviendabība dabā ir normāla lieta un putniem ir jāmāk orientēties arī tādā vidē. Šādā veidā ir veikti tūkstošiem eksperimentu un iespiestas par tiem tūkstošiem publikāciju.

Atklājumi nāk lēni. Izrādījās, ka viens no iedzimtajiem orientācijas mechānismiem ir Zemes magnētiskais lauks - putni orientējās apstākļos, kad nekas nebija redzams un tie bija mākslīgi audzēti mazuļi, tomēr pietiekami lielām grupām atklāja drošu vektoru (eksperimenti tika izdarīti ar sarkanrīklītēm Vācijā). Dzelzs plātņu būros (kuŗu iekšienē magnētiskais lauks zūd) orientācijas nebija. Tā kā ar Helmholca gredzenu palīdzību var mainīt magnētisko lauku, tad paveras plašas iespējas eksperimentiem. Mainot magnētiskā lauka polaritāti, nekas nemainījās - putnu kompass izrādās strādā pēc cita principa - migrācijas atskaites faktors ir rudens migrācijas inklinācijas leņķis (un tas abpus poliem vienādos platumos ir vienāds). Tikai tad, ja maina leņķa ieejas virzienu, tad arī putna kompass maina virzienu, putna kompass nestrādā uz ekvatora (mūsu kompass nestrādā pie poliem).

Putnu orientācija pēc zvaigznēm

Magnētiskajam laukam tomēr ir liela izkliede, ja eksperimenta telpā ieslēdz kaut vienu gaismas punktu, tad putnu aktivitāte manāmi pieaug. Tādēļ radās doma, ka putni kombinē abus šos faktorus. Tika izdarīti pētījumi ar indīgo stērsti Ziemeļamerikā. Šīs sugas mazuļus no maza vecuma audzēja nebrīvē, tad pusotra mēneša vecumā sāka nest uz planetāriju un ik pa 3 dienām katrai grupai rādīja zvaigznes: 1) nekustīgas; 2) normāli rotējošas (ap Polārzvaigzni rotējošas); 3) ap Betelgeizi (Oriona zvaigznājā) rotējošas. Betelgeize atrodas ~90 grādus uz rietumiem no Polārzvaigznes. Pēc 1,5 mēnešiem visas grupas pārbauda pie nekustīgām zvaigznēm - 1) nav orientācijas; 2) normāla orientācija (lido prom no Polārzvaigznes - uz dienvidiem); 3) lido prom no Betelgeizes (rotācijas centra šai grupai) - uz rietumiem.

Tātad, atklājas divas iedzimtas reakcijas - pret zvaigžņu rotāciju un pret Zemes magnētisko lauku. Kādēļ nepieciešams šāds ģenētisks dubultkodējums? Augstos platuma grādos ir samērā lielas novirzes no magnētiskā lauka (līdz 30 grādiem), tādēļ izmanto zvaigžņu rotāciju orientācijai īpaši augstos platuma grādos. Mākoņainā laikā turpretim izmanto magnētisko lauku.

Interesants ir sekojošs eksperiments - kādu laiku pirms migrācijas skaidrā laikā putnus nesa ārā un rādīja zvaigznes 1)grupai - dabiskā magnētiskajā laukā; 2)grupai - magnētiskajā laukā ar 90 grādu nobīdi (magnētiskie ziemeļi atrodas ģeogrāfiskajos rietumos). Normāls migrācijas virziens ir 135 grādi no ziemeļu virziena uz dienvidrietumiem, taču 2)grupa lido 45 grādu virzienā uz ziemeļrietumiem, kad ievietota dabiskos apstākļos. Tas nozīmē, ka putni MĀK KALIBRĒT savus orientierus vienu attiecībā pret otru!

Fundamentāls atklājums bija tas, ka putni šos orientierus spēj kalibrēt ne tikai naktī, bet arī dienā - tas nozīmē, ka putni spēj uztvert polarizētu gaismu - polarizētās gaismas rakstu dienā. atkal svarīga ir rotācija!

No iepriekšaprakstītā eksperimenta, Betelgeizes putni tika paturēti līdz nākamajai sezonai - Emlens (vācietis) tos izlaida voljērā, kur redzamas visas zvaigznes. Taču pēc tam eksperimentā tie parādīja to pašu virzienu, ko iepriekš. Taču eksperimentam varēja būt vairāki trūkumi.

Putnu migrāciju kļūdas (maldu viesi) varētu būt izskaidrojami arī ar kļūdām ģenētiskajā kodā - tā vietā, lai lidotu uz dienvidaustrumiem, dažiem īpatņiem ir iedzimis defekts lidot spoguļattēlā to pašu leņķi no ziemeļiem uz dienvidrietumiem - varbūt tieši tādēļ ik pa laikam Latvijā noķer Sibirijas faunas pārstāvjus - sīkos lapu ķauķīšus.