Dołącz do czytelników
Brak wyników

Temat numeru , Otwarty dostęp

5 listopada 2019

NR 36 (Listopad 2019)

Mistrzowie nawigacji

0 19

Migracja ułatwia zwierzętom dotarcie do zasobów niezbędnych do przeżycia, uniknięcie niekorzystnych temperatur lub znalezienie partnera. Aby podjąć wędrówkę, osobnik musi mieć niezbędne wyposażenie i umiejętności, takie jak zdolność do określania kierunku i orientowania się w przestrzeni, wewnętrzy program sterujący czasem migracji oraz wykształcenie pewnych fizjologicznych adaptacji koniecznych do przeżycia podróży, jak wzmożone łaknienie lub pierzenie się przed rozpoczęciem migracji (Hansson & Akesson 2014). 

Umiejętność nawigacji na przestrzeni setek lub tysięcy kilometrów w czasie godzin, dni, tygodni lub nawet kilku pokoleń jest jednym z takich wyzwań, przed którymi stają zwierzęta migrujące. Korzystają one z licznych wskazówek, aby podążać we właściwym kierunku (Gould & Gould 2012). Wiele z nich wykorzystuje położenie ciał niebieskich, przede wszystkim Słońca. Ptaki, nietoperze, salamandry oraz łososie kierują się polem magnetycznym Ziemi, podobnie jak człowiek korzystający z kompasu. Inne biorą pod uwagę cechy krajobrazu, takie jak pasma górskie, zbiorniki wodne czy wydeptane ścieżki. Pszczoły, salamandry (Ambystoma tigrinum), żaby (Rana catesbeiana) oraz ptaki wykorzystują spolaryzowane światło słoneczne (Dingle 2014). Z kolei pingwiny posługują się między innymi infradźwiękami do orientowania się w przestrzeni (Hagstrum 2000). 

Niektóre zwierzęta, np. mrówki, wykorzystują różne strategie, włączając w to wskazówki wizualne, zapachowe oraz idiotetyczne. Mrówki (Myrmecia pyriformis) są szczególnie wrażliwe na zmiany w krajobrazie, na przykład usunięcie grupy drzew skutkujące niewielkimi zmianami w krajobrazie spowodowało zaburzenia w efektywnej nawigacji u mrówek zbieraczy; poruszały się one wolniej i ruch był mniej ukierunkowany. Tym niemniej są również bardziej pojętne mrówki (M. bagoti), które szybko uczą się nowej panoramy i doskonale orientują się zarówno w starej, jak i zmienionej ­przestrzeni. Mrówki zbieracze z rodzaju Cataglyphis uczą się drogi, korzystając z wizualnych, zapachowych, magnetycznych oraz wibracyjnych wskazówek. Z kolei mrówka Myrmecia midas kieruje się punktami orientacyjnymi w krajobrazie i nadziemnymi wskazówkami takimi jak światło spolaryzowane (Freas & Schultheiss 2018). Kiedy mrówka porusza się tyłem, np. dźwigając ładunek, nie gubi kierunku, ponieważ odstawia ładunek i wykonuje krótkie wyprawy sprawdzające, aktualizując swoje położenie na bazie wszystkich dostępnych informacji, np. cech krajobrazu oraz światła spolaryzowanego (Freas & Schultheiss 2018). 

Północnoamerykański motyl monarcha (Danaus plexippus) widoczny na fot. 1, żyjący w północno-wschodnich Stanach Zjednoczonych, podejmuje jesienią jedną z najbardziej zdumiewających wędrówek na południe do gór Michoacán w centralnym Meksyku. Motyl ten, lecąc w ciągu dnia, wykorzystuje kąt nachylenia Słońca w stosunku do horyzontu oraz pole magnetyczne Ziemi (Guerra i in. 2014). W jego czułkach zlokalizowane są wrażliwe na światło magnetosensory. Użycie pola magnetycznego Ziemi jest zależne od światła ultrafioletowego A/niebieskiego o długościach fali od 380 do 420 nm, które to światło penetruje bez przeszkód nawet grubą warstwę chmur i jest doskonale widoczne dla motyli. 

Wiadomo również, że zdolność do orientacji i podejmowania wędrówki w określonym czasie nie jest wyuczona, lecz determinowana genetycznie, ponieważ u tego motyla są co najmniej dwa pokolenia niemigrujące pomiędzy pokoleniami migrującymi. Monarcha ma wewnętrzny zegar biologiczny (ang. circadian clock) będący biologicznym oscylatorem kontrolującym czas ­pojawienia się ­pewnych zachowań i ­­procesów ­fizjologicznych ­związanych z migracją. Zegar ten zlokalizowany jest w kilku komórkach grzbietowo-bocznej części mózgu oraz w czułkach owada (Merlin i in. 2009). Mechanizm ten oparty jest na transkrypcyjnej pętli ujemnego sprzężenia zwrotnego z dwoma czynnikami transkrypcyjnymi CLOCK oraz CYCLE, które odpowiedzialne są za ekspresję genów period (per), timeless (tim) and cryptochrome2 (cry2). Oczywiście zegar ten, obecny również u innych zwierząt, zsynchronizowany jest z pewnymi cechami środowiska, takimi jak długość dnia. 
 

Fot. 1. Ogromne grupy motyli liczące miliony sztuk (Danaus plexippus) w miejscach zimowania, centralny Meksyk

 

Motyle te mają dość skomplikowany cykl życiowy obejmujący osobniki pojawiające się wiosną, zdolne do reprodukcji, oraz motyle jesienne, nieróżniące się zresztą morfologicznie od wiosennych, które są w tak zwanej reprodukcyjnej diapauzie. Motyle jesienne nie mają hormonu juwenilnego, acyklicznego seskwiterpenu (ang. acyclic sesquiterpenoid), którego brak powoduje diapauzę reprodukcyjną i przedłużony cykl życiowy pozwalający na podjęcie długodystansowej migracji (Herman & Tatar 2001). Analiza sekwencji cDNA i mikroRNA pokazała różnice pomiędzy letnimi i jesiennymi motylami na poziomie molekularnym (Zhan i in. 2011) – wyodrębniono ok. 40 genów odpowiedzialnych za biologiczny zegar monarchów oraz ich zdolności lokomotoryczne. U zwierząt migrujących kolektywnie istotne są, poza wskazówkami wykorzystywanymi przez osobnika, interakcje pomiędzy osobnikami. Jest szereg mechanizmów warunkujących taką nawigację, należą tu: 

  1. wielu mylących się; ang. many wrongs, 
  2. przywództwo; ang. leadership, 
  3. nagłe wykrywanie; ang. emergent sensing, 
  4. uczenie się społecznościowe; ang. social learning
  5. kolektywne uczenie się; ang. collective learning (Berdahl i in. 2018). 

Mechanizm wielu mylących się postulowany jest m.in. dla skowronków, łososi lub bocianów białych. W grupie migrujących zwierząt jest wiele osobników, które różnią się w ocenie optymalnej drogi, jednak wypadkowa ich doświadczeń pozwala na obranie właściwego kierunku przez grupę. Z kolei mechanizm przywództwa obserwowany jest m.in. u delfinów butlonosów, orek, wilków oraz słoni afrykańskich, u których pozostające w mniejszości bardziej doświadczone osobniki wiodą naiwne młode do wody i żywności. 

Fot. 2. Antylopy gnu na sawannie, Tanzania


U antylop gnu postuluje się występowanie mechanizmu nagłego wykrywania (fot. 2). Zgodnie z nim grupa może kolektywnie migrować w prawidłowym kierunku, chociaż poszczególne osobniki nie mają żadnych zdolności do oceny jego prawidłowości. Mechanizm uczenia się społecznościowego może rozwinąć się w grupach prowadzonych przez doświadczone osobniki (mechanizm przywództwa). U pszczoły miodnej (Apis mellifera) jest ok. 5% osobników doświadczonych, które wiodą cały rój do nowego miejsca gniazdowania. Informacja o nowym miejscu jest rozprzestrzeniana w kolonii głównie poprzez taniec (ang. waggle dances). W tym przypadku kierunek migracji nie jest genetycznie kodowany; uczenie się społecznościowe jest podstawowym mechanizmem, dzięki któremu informacje o kierunku, skrótach czy obejściach ­przekazywane są z pokolenia na pokolenie. Uczenie się społecznościowe występuje również u bernikli kanadyjskiej (Branta canadensis). Z kolei u śledzi atlantyckich obserwuje się kolektywne uczenie się (fot. 3). Różni się ono tym od uczenia społecznościowego, że innowacje, jeśli chodzi o pokonywaną drogę, są generowane na skutek interakcji pomiędzy wieloma osobnikami w grupie. Również ten mechanizm rozwija się w grupach zwierząt, gdzie wykształcił się mechanizm przywództwa. Oba typy uczenia się (kolektywne i społecznościowe) mogą z czasem prowadzić do wybierania coraz to lepszej drogi migracji lub do podążania trasą suboptymalną. W dłuższej perspektywie czasowej kolektywna nawigacja prowadzi do pojawienia się kultury migracji, czyli przekazywania wiedzy o drogach migracji zdobytej poprzez uczenie się z pokolenia na pokolenie. 

Zwierzęta rozmaicie komunikują się, by ustalić swoje położenie względem innych obiektów lub wykryć inne osobniki. Na ­przykład śpiewy humbaków poza ich funkcją w reprodukcji prawdopodobnie przyczyniają się do powstania echa informującego te ssaki o ich położeniu względem gór l...

Artykuł jest dostępny dla zalogowanych użytkowników w ramach Otwartego Dostępu.

Załóż konto lub zaloguj się.
Czeka na Ciebie pakiet inspirujących materiałów pokazowych.
Załóż konto Zaloguj się

Przypisy