Saga der Meeresschildkröte Teil II: Die epische Migration

Unechte Karettschildkröten ( Caretta caretta ) machen eine der längsten und erstaunlichsten Wanderungen im Tierreich. In der vorherigen Folge habe ich mir angeschaut, wie die Reise beginnt, mit Jungtieren, die aus ihren Nestern graben und auf die offene See klettern. Aber dies ist nur der erste Schritt auf einer langen transozeanischen Reise.

Die an der Küste Floridas geborenen Unechten werden ihren Weg zum Nordatlantik-Gyre finden, einem riesigen kreisförmigen Stromsystem, das die Sargassosee umgibt. Juvenile Schildkröten verbringen 6-12 Jahre im Gyre und überqueren manchmal die Ostseite des Atlantischen Ozeans, bevor sie an die nordamerikanische Küste zurückkehren. Während dieser Zeit können sie mehr als 9.000 Meilen zurücklegen. Die Bedingungen im Nordatlantikkreisel sind genau richtig für die Jungschildkröten, um zu überleben und zu wachsen, und sie vermeiden es, zu weit nach Norden oder Süden zu ziehen, wo sie Gefahr laufen, von anderen Meeresströmungen erfasst und aus dem Wirbel ausgestoßen zu werden.

Nachdem sie mehrere Jahre auf dem offenen Ozean gesegelt sind, kehren die Karnickelköpfe an die nordamerikanische Küste zurück, um sich in flachen Nahrungsgründen niederzulassen. Diese Schildkröten sind in der Lage, nach langen Wanderungen (und nach "Versuchsverlagerungen" durch Wissenschaftler) zuverlässig zu bestimmten Futtergebieten zurückzukehren. Es ist auch bekannt, dass weibliche Meeresschildkröten weite Strecken zurücklegen, um Jahr für Jahr zu dem spezifischen Strandabschnitt zurückzukehren, auf dem sie geboren wurden, um ihre Eier zu legen.

Wie finden junge Unechte ohne vorherige Migrationserfahrung ihren Weg über den Ozean und zurück, während sie gleichzeitig im Nordatlantik-Gyre bleiben? Was ist die Fähigkeit von Jung- und Altschildkröten, bestimmte geografische Ziele zu lokalisieren, die durch tausende Kilometer voneinander getrennt sind? Jahre der Forschung durch Kenneth Lohmann, ein Meeresbiologe an der Universität von North Carolina in Chapel Hill, und andere haben eine bemerkenswerte Antwort aufgedeckt.

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Bevor wir diese Fragen beantworten, ist es wichtig, den Unterschied zwischen einem Kompass und einer Karte zu verstehen und die Rolle, die diese Konzepte in der Reise eines Unechten spielen.

Kompass gegen Karte

Die spektakuläre Navigationsfähigkeit des Loggerkopfs impliziert, dass er sowohl einen Kompasssinn für die Aufrechterhaltung von Überschriften als auch einen Kartensinn hat , um seine Position relativ zu anderen Orten zu bestimmen.

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Ein Kompass liefert Richtungsinformationen. Viele Tiere besitzen einen Kompasssinn; es kann auf der Position der Sonne oder Sterne, Lichtpolarisationsmustern oder dem Magnetfeld der Erde basieren. Ein Kompass ist entscheidend für die Navigation, aber an sich ist es oft nicht ausreichend. Um einen bestimmten geografischen Ort oder ein Manöver entlang einer komplexen Migrationsroute zu finden, benötigt ein Tier einen Kartensinn. Eine Karte bietet Positionsinformationen. Tiere verwenden einen Kartensinn, um ihren eigenen Standort relativ zu einem Ziel zu bestimmen.

Der Unterschied zwischen einem Kompasssinn und einem Kartensinn ist ähnlich dem Unterschied zwischen dem Halten eines Kompasses und dem Sehen, dass Sie nach Osten schauen und ein GPS halten, das Ihnen sagt, wo Sie sind und wie Sie von dort zu Ihrem Haus kommen.

Im ersten Teil dieser zweiteiligen Serie habe ich darüber gesprochen, wie sich Schlingel-Karnickel mit einem Magnetkompass-Sinn bewegen, wenn sie zum ersten Mal auf den offenen Ozean schwimmen. Meeresschildkröten gehören zu vielen Tieren, die einen magnetischen Kompass besitzen, und ihre Mechanismen sind gut erforscht. Bis vor kurzem war jedoch wenig über den Kartensinn der Schildkröten bekannt.

Da Meeresschildkröten Magnetfelder wahrnehmen können, konnten sie magnetische Informationen in ihrem Kartensinn nutzen. Ein Magnetkompass ermöglicht es den Meeresschildkröten, die Richtung zu bestimmen; Eine magnetische Karte würde es ihnen ermöglichen, ihre eigene geografische Position zu beurteilen und herauszufinden, wo sie sich relativ zu anderen Standorten befinden. Um eine solche magnetische Karte zu verwenden, müssten Meeresschildkröten in der Lage sein, geringfügige Unterschiede in den Magnetfeldern zu unterscheiden und zu lernen, wie sich das Magnetfeld über das geografische Gebiet, in dem sie leben und wandern, verändert.

Magnetische Parameter erkennen

Einige Merkmale des Erdmagnetfeldes variieren vorhersehbar. Somit haben unterschiedliche geografische Orte unterschiedliche magnetische Signaturen und könnten zur Bestimmung der geographischen Position verwendet werden. Eines dieser Merkmale ist der Neigungswinkel, bei dem die Magnetfeldlinien die Erdoberfläche schneiden. Dieser Winkel reicht von 0 Grad am Äquator bis 90 Grad an den Polen; Mit anderen Worten, der Neigungswinkel variiert mit dem Breitengrad. Ein zweites geomagnetisches Merkmal, das über die Erdoberfläche variiert, ist die Stärke des Magnetfeldes. Im Allgemeinen ist das Feld in der Nähe der magnetischen Pole am stärksten und am Äquator am schwächsten.

Um zu bestimmen, wie Loggerheads auf unterschiedliche magnetische Neigungswinkel und Intensitäten reagieren, verwendeten Lohmann und seine Kollegen das gleiche grundlegende experimentelle Design, das zuerst den magnetischen Kompass der Schildkröten enthüllt hatte. In diesem Aufbau wurde jede Jungtierschildkröte mit einem Nylon-Lycra-Geschirr ausgestattet, das mit einer Monofilament-Schnur verbunden war. Die Schildkröte wurde an ein elektronisches Ortungssystem in der Mitte eines kreisförmigen Wasserbeckens angebunden, so dass sie in jede Richtung schwimmen konnte, während das Tracking-System seine Bewegungen überwachte. Ein großes Spulensystem, das aus vielen Drahtsträngen bestand, durch die elektrischer Strom fließen konnte, umgab das Becken. Lohmann und seine Kollegen manipulierten die Spule, um Magnetfelder unterschiedlicher Intensität und Neigung zu erzeugen.

In zwei getrennten Experimenten zeigten die Forscher, dass Jungtier-Loggerköpfe sowohl den magnetischen Neigungswinkel als auch die Magnetfeldintensität erfassen können. In diesen Experimenten wurde einer der beiden Parameter konstant gehalten, während der andere variiert wurde. Während dieser experimentelle Ansatz notwendig war, um zu demonstrieren, dass Loggerheads in der Lage sind, jeden Parameter zu erfassen, spiegelt er die Welt nicht genau wider. In der Natur variieren Magnetfeldintensität und -neigung über die Erdoberfläche hinweg.

Um dem Geheimnis der Meeresschildkrötenkarten näher zu kommen, müssten Jungtiere unter Bedingungen getestet werden, die denen entsprechen, die entlang ihrer Wanderroute im nordatlantischen Wirbel gefunden wurden.

Magnetische Karte mit Wegweisern

Im nächsten Experiment verwendeten Lohmann und seine Kollegen das gleiche Verfahren – mit Kabelbäumen, kreisförmigem Pool und Spulensystem -, aber sie unterwarfen die Schlupf-Logger-Köpfe Magnetfeldern, die denen an drei weit voneinander getrennten Stellen innerhalb des Nordatlantik-Wirbels ähnelten.

Die Schildkröten reagierten, indem sie in Richtungen schwimmen, die ihnen in jedem Fall helfen würden, innerhalb des Nordatlantik-Wirbels zu bleiben und ihre Migrationsroute fortzusetzen. Zum Beispiel schwammen Schraffuren, die einem Magnetfeld ausgesetzt waren, das sich in der Nähe des nordöstlichen Randes des Gyre befindet, nach Süden, während Schlüpflinge, die einem Feld in der Nähe von Nord-Florida ausgesetzt waren, ost-südöstlich schwammen. Diese Antworten scheinen vererbt zu sein, da die Jungtiere nie im Ozean waren.

Die Ergebnisse bestätigen, dass Unechte Karettschildkröten zwischen Magnetfeldern unterscheiden können, die entlang ihrer Migrationsroute gefunden wurden. Darüber hinaus implizieren die Ergebnisse, dass Schlüpflinge diese regionalen Magnetfelder als Navigationsmarker verwenden können. Das bedeutet, dass eine Schildkröte, die innerhalb des Nordatlantik-Gyre schwimmt, in der Lage ist, ihre Position zu bestimmen und ihre Schwimmrichtung entsprechend zu ändern, wenn sie sich vom Kurs abwenden sollte. Mit anderen Worten, Loggerheads besitzen eine magnetische Karte.

In einem anderen kürzlichen Experiment haben Lohmann und seine Kollegen Schlüpflinge mit Magnetfeldern exponiert, die jene nachbilden, die an zwei Orten mit derselben Breite, aber unterschiedlichen Längen existieren (auf gegenüberliegenden Seiten des Atlantischen Ozeans). In jedem Fall antworteten die Schildkröten, indem sie in die Richtung schwammen, die sie auf ihrer Zugroute halten würde. Dieses Experiment war die erste Demonstration, dass Länge in die Magnetkarte eines Tieres kodiert werden kann. Es scheint, dass Meeresschildkröten sowohl Informationen über die geographische Breite als auch über die Länge des Erdmagnetfeldes erhalten und daraus eine bi-koordinierte magnetische Karte erstellen.

Fazit

Unechte Karettschildkröten schlüpfen mit der Fähigkeit, das Erdmagnetfeld abzulesen. Sie können feine Unterschiede in den Magnetfeldern in verschiedenen Teilen des Ozeans erkennen und diese regionalen Felder als Navigationsmarker nutzen, um ihnen zu helfen, auf ihrem Wanderweg zu bleiben.

Über viele Jahre und viele tausend Meilen bauen Meeresschildkröten ihre Magnetkarten auf, indem sie lernen, die Veränderungen des Magnetfelds an verschiedenen Orten zu erkennen. Wenn sie das Erwachsenenalter erreichen, kennen diese Schildkröten die magnetische Topographie der Orte, an denen sie leben und Futter suchen. Sie verwenden diese magnetischen Karten, um zu bestimmten geografischen Orten zu navigieren – Orte zum Essen, Kennenlernen, Wandern und Nisten.

In Verbindung stehende Artikel:

Lohmann, KJ, und CMF Lohmann. 1994. Nachweis des magnetischen Neigungswinkels durch Meeresschildkröten: ein möglicher Mechanismus zur Bestimmung der geographischen Breite. Zeitschrift für Experimentelle Biologie. 194: 23-32.

Lohmann, KJ und Lohmann, CMF 1996. Nachweis der Magnetfeldstärke durch Meeresschildkröten. Natur 380: 59-61.

Lohmann, KJ, Kain, SD, Dodge, SA und Lohmann, CMF 2001. Regionale Magnetfelder als Navigationsmarker für Meeresschildkröten. Wissenschaft 294: 364-366.

Lohmann, KJ, Putman, NF, und CMF Lohmann. 2012. Die magnetische Karte der Jungtierloggerhead Seeschildkröten. Aktuelle Meinung in Neurobiologie . 22: 336-342.

Putman, NF, Endres, CS, Lohmann, CMF und KJ Lohmann. 2011. Längenwahrnehmung und zweikoordinierte magnetische Karten in Meeresschildkröten. Aktuelle Biologie . 21: 463-466.