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Schildkröten nutzen das Magnetfeld der Erde als globales GPS

Anonim

1996 schwamm eine Karettschildkröte namens Adelita über 9.000 Meilen von Mexiko nach Japan und überquerte dabei den gesamten Pazifikraum. Wallace J. Nichols verfolgte diese epische Reise mit einem Satelliten-Tag. Aber Adelita selbst hatte keine solche Technologie zur Verfügung. Wie hat sie eine Route über zwei Ozeane geleitet, um ihr Ziel zu finden?

Nathan Putman hat die Antwort. Durch das Testen von Jungtierschildkröten in einem speziellen Panzer hat er herausgefunden, dass sie das Magnetfeld der Erde als ihr eigenes Global Positioning System (GPS) nutzen können. Durch das Erkennen des Feldes können sie Breiten- und Längengrade sowie den Kopf in die richtige Richtung ermitteln.

Putman arbeitet im Labor von Ken Lohmann, der seit über 20 Jahren die magnetischen Fähigkeiten von Dummköpfen untersucht. In seinem Labor an der Universität von North Carolina stellt er die Jungtiere in einem großen Wassertank, der von einem großen Gitter aus elektromagnetischen Spulen umgeben ist. Im Jahr 1991 stellte er fest, dass die Babys in die entgegengesetzte Richtung schwammen, wenn sie die Magnetfeldrichtung mit Hilfe der Spulen umkehrten. Sie könnten das Feld als Kompass nutzen, um sich zu orientieren.

Später zeigte Lohmann, dass sie das Magnetfeld auch nutzen können, um ihre Position zu ermitteln. Für sie handelt es sich buchstäblich um Leben oder Tod. Jungtiere, die vor der Küste Floridas geboren wurden, verbringen ihr frühes Leben im nordatlantischen Gyre, einer warmen Strömung, die zwischen Nordamerika und Afrika kreist. Wenn sie zu den kalten Gewässern außerhalb des Wirbels fegen, sterben sie. Ihr magnetischer Sinn hält sie sicher.

Mit seinem spulenumhüllten Panzer konnte Lohmann das Magnetfeld an verschiedenen Stellen der Erdoberfläche nachahmen. Simulierte er das Feld am nördlichen Rand des Schleiers, schwammen die Jungtiere nach Süden. Simulierte er das Feld am südlichen Rand des Wirbels, schwammen die Schildkröten von Westen nach Nordwesten. Diese Experimente zeigten, dass die Schildkröten ihren magnetischen Sinn nutzen können, um ihre Breite zu bestimmen - ihre Position auf einer Nord-Süd-Achse. Nun hat Putman gezeigt, dass sie auch ihre Länge bestimmen können - ihre Position auf einer Ost-West-Achse.

Er optimierte seine magnetischen Panzer, um die Felder in zwei Positionen mit der gleichen Breite an entgegengesetzten Enden des Atlantiks zu simulieren. Wenn das Feld den Westatlantik in der Nähe von Puerto Rico simulierte, schwammen die Schildkröten nach Nordosten. Wenn das Feld mit dem des Ostatlantiks in der Nähe der Kapverdischen Inseln übereinstimmt, schwammen die Schildkröten nach Südwesten. In der freien Natur würden beide Überschriften sie innerhalb der sicheren, warmen Umarmung des nordatlantischen Wirbels halten.

Bisher wussten wir, dass mehrere Tiermigranten, von Dummköpfen über Schilfrohrsänger bis zu Spatzen, eine Möglichkeit hatten, den Längengrad zu bestimmen, aber niemand wusste, wie. Indem Putman die Schildkröten in den gleichen Bedingungen hielt und nur die Magnetfelder um sich herum veränderten, zeigte sie deutlich, dass sie diese Felder nutzen können, um sich zu orientieren. In freier Wildbahn könnten sie auch andere Wahrzeichen wie die Position des Meeres, der Sonne und der Sterne verwenden.

Menschliche Matrosen erarbeiteten auch die Längenmessung, wie im Bestseller von Dava Sobel beschrieben. Sie stützten sich auf eine genaue Uhr, die der Engländer John Harrison kreiert hatte, was es ihnen ermöglichte, die Tageszeit an einem bestimmten Ort mit der an einem entfernten Ort zu vergleichen. Jede Stunde der Differenz entsprach 15 Längengraden.

Aber wir wissen, dass Schildkröten keine ähnliche zeitbasierte Methode verwenden, da Putman sie nicht unter verschiedenen Licht- oder Dunkelbedingungen getestet hat. Seine Jungtiere hatten keine Möglichkeit zu sagen, wie spät es war. Um eine zeitbasierte Karte in freier Wildbahn verwenden zu können, müssten die Schildkröten über eine interne Uhr verfügen, die während ihrer gesamten Wanderung von 3 bis 15 Jahren auf Florida-Zeit eingestellt war.

Stattdessen glaubt Putman, dass die Schildkröten ihre Position mithilfe zweier Merkmale des Erdmagnetfelds bestimmen, die sich auf ihrer Oberfläche verändern. Sie können die Neigung des Feldes oder den Winkel erkennen, in dem es zur Oberfläche hin abfällt. An den Polen beträgt dieser Winkel ungefähr 90 Grad und am Äquator ungefähr null Grad. Sie können auch ihre Intensität spüren, die in der Nähe der Pole am stärksten und in der Nähe des Äquators am schwächsten ist. In verschiedenen Teilen der Welt gibt es eindeutige Kombinationen dieser beiden Variablen. Keines entspricht entweder direkt dem Breitengrad oder dem Längengrad, aber zusammen bieten sie eine "magnetische Signatur", die der Schildkröte sagt, wo sie ist.

Wissenschaftler sprechen oft von einer magnetischen „Landkarte“, aber die Tiere verwenden nicht notwendigerweise irgendeine Art von mentalen Diagrammen. Wie bei allen Forschungen mit magnetischen Sinnen ist es sehr schwer herauszufinden, was das Tier tatsächlich fühlt oder denkt. Das kann aber ein Bonus sein. "Es könnte gut sein, weil ich keine vorgefassten Meinungen darüber habe, wie Tiere wie Schildkröten magnetische Informationen verwenden", sagt Putman. "Ich kann mir von den Schildkröten sagen lassen, worauf sie reagieren können, ohne ihnen persönliche Erwartungen aufzuerlegen!"

Wir wissen jedoch, dass sie von Geburt an ihren Supersinn haben. Putmans Schildkröten waren noch nie zuvor im Meer und ihr Magnetsinn hängt nicht von Erfahrung ab. Lohmanns vorangegangene Experimente haben gezeigt, dass sogar neu geschlüpfte Dummköpfe korrekt auf verschiedene Magnetfelder reagieren können.

Diese Studien waren nicht einfach. Putman sagt: „Die Dummköpfe, die wir benutzen, sind eine bedrohte Spezies, deshalb müssen wir bei allen besonders vorsichtig sein. Wir verwenden für diese Studien frisch geschlüpfte Schildkröten, also arbeiten wir mit ihnen und lassen sie nachts los. Wir versuchen, wirklich kurze Experimente zu entwerfen und sie für höchstens zwei Stunden unterzubringen, bevor sie losgelassen werden. [Es] sorgt für schnelle Datenerfassung ! "

Für Lohmann sind diese Trübsal es wert. Nachdem er die Graduiertenschule für Langusten und Meeresschnecken (zwei Tiere mit magnetischen Sinnen) absolviert hatte, hatte er die Gelegenheit, junge Unechte zu studieren. „Ich dachte, es lohnt sich zu sehen, ob Schildkröten Magnetfelder erkennen können. Ich dachte mir, dass ich nach dem zweijährigen Projekt wieder zu den wirbellosen Tieren zurückkehren würde “, sagt Lohmann. „Das war vor 23 Jahren, und ich lerne noch immer Schildkröten. Jedes Mal, wenn wir glauben, wir haben alles herausgefunden, zeigen uns die Schildkröten, dass wir etwas Wichtiges verpasst haben. “

Referenz: Putman, Endres, Lohmann & Lohmann. Längengradwahrnehmung und biokoordinierte Magnetkarten in Meeresschildkröten. //dx.doi.org/10.1016/j.cub.2011.01.057

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