{h1}
miljö + energi

Magnetiska kartor guidar unga lax från flod till sjöss

Anonim

Hur hittar ett ungt djur sig till en obekant plats hundratals eller tusen kilometer från var den föddes?

En rimlig idé kan vara att hitta en äldre, erfaren migrant och följa. Det kan fungera bra för caribou eller några sångfåglar, men hur många marintjur som tonfisk, lax, ålar eller havssköldpaddor som aldrig ens möter sina föräldrar?

Våra experiment som publiceras i Aktuell biologi tyder på att juvenil Chinook lax (ibland kallad kungslöja) gör sin resa som om de har en GPS, baserad inte på satellitlänkar men jordens magnetfält. Detta är möjligt eftersom jordens magnetfält varierar förutsägbart över hela världen: skärmens intensitet ökar från ekvatorn till polerna och vinkeln vid vilken magnetfältlinjer skär jordens yta ökar likaså mot polerna. Detta bildar ett nät av koordinater som djur som kan känna av det kan använda för att approximera sin position.

Detta skiljer sig från en kompass, där magnetfältet används för att hitta eller behålla en riktning. En kompass kan hjälpa dig att gå i en rak linje, men det kommer inte att berätta var du är. För det behövs en karta, och ganska bekvämt för lax verkar de komma med en förinstallerad.

Lax orientering

Vi kunde avslöja detta med överraskande enkla tekniker. Vi skapade en modell av det nordliga Stilla havets magnetfält genom att omsluta en träram med koppartrådar som löper horisontellt och vertikalt runt omkretsen, åtskilda med vissa intervall. Att passera en elektrisk ström av en viss strömstyrka genom trådarna återskapade intensiteten och lutningsvinkeln som finns på någon plats i norra Stilla havet.

Vi lade juvenil lax i flera fem gallons skopor i kontraptionen och bytte magnetfältet runt dem, medan en kamera överhead fotograferade hur deras svängningsriktning förändrades med magnetfältet. Sammantaget svimmade fisk som befann sig norr om deras typiska oceaniska sträckning söderut, och de som förskjutits söderut svungit norrut. Fisk som förblev i det lokala fältet, det vill säga fältet som de förväntade sig att vara i, hade ingen preferens, vilket indikerade att de preferenser som observerades i de andra simulerade fälten är hänförliga till förändringen i magnetiska förhållanden (en lugnande "kontroll" för våra experiment).

För att visa att lax använde både intensiteten och lutningen i magnetfältet för att bestämma var de var, testade vi dem på ett fält som parade norra intensiteten med sydlig lutningsvinkel och vice versa. Dessa kombinationer av magnetiska parametrar existerar inte i norra Stilla havet, så endast om fisken använde en, snarare än båda parametrarna, skulle de kunna orientera sig korrekt. Vi hittade fisken simmade och regisserade sig slumpmässigt och visade deras förvirring.

Det som är väldigt intressant är att vi använde helt naiv lax i våra experiment - de hade aldrig varit någonstans men testanläggningen, aldrig svungit vägen för att lära sig de magnetiska gradienterna, eller mötte en annan lax som hade. Så den magnetiska kartan, kompassen och kunskapen om vilken riktning som ska sättas in är förmodligen ärftliga egenskaper som utrustar laxen för att framgångsrikt navigera i världens största hav så fort de slår saltvatten.

Fältkännedom från födseln

Visserligen verkar det fantastiskt att djur kan veta var de är på jorden genom att ta läsningar av jordens subtila, osynliga magnetfält. Det har hävdats att magnetfältet är för svagt och gradienterna till grunda för djur för att bedöma en latitud och longitudinell position. Andra har också föreslagit att när magnetfältet gradvis går över tid, gör det inte en bra karta.

Arbetet av Ken Lohmann och mig på havssköldpaddor verkar ha övertygat de flesta att hatchlingsköldpaddor använder sig av ärftliga magnetiska instruktioner (åtminstone delvis) för att styra deras havsmigration. Det finns stor skepticism bland några om huruvida detta kan fungera för andra djur, medan andra har tagit det med gusto: Vissa i det kreativa / intelligenta designlägret hävdar att det är en skildpadds magnetiska navigationssystems uppenbara "unika" speciell skapelse "och därmed motbevisa evolutionsteorin genom naturligt urval.

Men dessa experiment visar definitivt att juvenil lax, som sköldpaddor, ärver en förmåga att upptäcka och orientera sig mot magnetiska fält för att hjälpa dem att korsa oceanerna. Det verkar som om den oförutsägbara havsmiljön ger ett starkt selektivt tryck för att djuren ska kunna bestämma var de är för att hjälpa dem att hitta mat, gynnsamma temperaturer och undvika rovdjur. Många av dessa saker är mycket svåra att direkt detektera; lax och sköldpaddor verkar ha utvecklats hårdkopplade orienteringssvar och det leder dem till att hitta bättre än genomsnittliga platser, vilket i sin tur ger dem bättre matning, bättre skyddad och mer sannolikt att reproducera.

Med tanke på beteendet som observerats i dessa två avlägset besläktade arter av marina migranter, verkar konvergerande utveckling ha beslutat att signalerna inom magnetfältet är det rätta verktyget för jobbet.

Rekommenderas

Vad Brexit skulle innebära för relationerna mellan Indien och Storbritannien

Navigera online-information labyrinten: ska eleverna lita på Wikipedia?

Från att skrika ut för att stanna hemma: en kort historia av brittisk omröstning