많은 잘못부터 자기까지 순진한 철새 동물의 성능 예측

커뮤니케이션 생물학 5권, 기사 번호: 1058(2022) 이 기사 인용

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많은 동물의 이동 방향은 유전적이므로 경험이 없는(순진한) 개인이 지자기 또는 천체 나침반을 사용하여 독립적으로 이동할 수 있습니다. 순진한 이민자들이 어떻게 원격 목적지에 안정적으로 도달하고 때로는 방향 오류나 변위를 수정하는지 아직 해결되지 않은 상태로 남아 있습니다. 순진한 이동 성능(성공적인 도착)을 평가하기 위해 우리는 구형 기하학 효과, 나침반 정밀도, 큐 전송(예: 태양에서 별까지의 나침반) 및 지자기 변동성을 고려하여 다양한 공중 이동 인구에 대해 제안된 나침반 코스를 시뮬레이션하고 평가합니다. 내부 시계가 업데이트되는 방식에 따라 시간 보상된 태양 나침반 방향이 부분적으로 자체 수정되는 방식을 공식화합니다. 시뮬레이션된 최장 거리 마이그레이션의 경우 시간 보상형 태양 나침반 코스는 오류에 가장 강하고 알려진 경로와 가장 유사합니다. 단거리 야간 이동의 경우 야간 큐 전송이 필요하지 않기 때문에 지자기 또는 별 나침반 코스가 가장 강력합니다. 우리의 예측 연구는 나침반 기반의 순진한 이주와 자가 수정 메커니즘을 평가하기 위한 기초를 제공하고 많은 장거리 첫 이주에 핵심인 황혼의 태양 나침반 방향을 지원합니다.

계절에 따른 동물 이동은 미터에서 대륙에 이르는 공간 규모에서 분류군 전체에 걸쳐 진화했습니다1. 철새 인구에 대해 중요하지만 해결되지 않은 요소는 경험이 없는(이하 순진한) 개인이 예측할 수 없는 조건에서 익숙하지 않은 서식지를 통해 최초의 이주를 수행할 수 있는 방법입니다. 숙련된 이주자들은 진정한 항해를 수행하는 것으로 생각됩니다. 즉, 지도 감각에 접근하여 이주 목적지까지의 방향을 추정하는 것입니다2,3,4. 이동성 수생 및 육상 분류군 중에서 이동 경로는 경험이 풍부한 집단에 의해 집단적, 사회적 신호를 통해 문화적으로 전달되는 경우가 많습니다5,6. 그러나 많은 순진한 항공 이주자들은 인구별 원격 목적지(이하 목표 지역)로의 여행을 독립적으로 완료합니다2,7. 장거리 이민자의 경우, 이는 일반적으로 연장된 중간 체류 기간(이하 중간 체류)7,8,9 사이에 배치된 일일 또는 야간 비행(이하 비행 단계)의 순서로 이루어집니다. 독립적으로 여행하는 순진한 이주자들은 다양한 지구물리학적 이주 나침반2,10을 사용하여 각 비행 단계가 시작될 때 다시 결정되는 상속된 이주 방향을 따라 이러한 업적을 달성하는 것으로 생각됩니다. 그러나 그러한 나침반 코스(종종 문헌에서 시계 및 나침반 마이그레이션이라고 함)가 관찰된 마이그레이션 패턴을 안정적으로 재현할 수 있는 정도는 여전히 불확실합니다.

주로 포로 개인을 기반으로 순진하지만 이주 준비가 된 새와 곤충은 지자기와 천체 방향 신호에 대해 일관되게 방향을 잡는 것으로 나타났습니다. 예를 들어, 철새는 남북 지자기 축을 선천적으로 식별하고 지자기 경사(북반구에서 아래쪽으로 지자기장의 수직 기울기)를 사용하여 자북(N)과 남(S)을 구별할 수 있습니다. 지자기 나침반과 달리 태양과 별을 기준으로 선호하는 방향을 유지하는 능력은 이동하기 전에 학습해야 합니다6,7. 조류 별 나침반은 천체 회전 중심(시계 방향으로 시간당 15°)을 통해 지리적 N 또는 S를 식별하지만 자연적이거나 실험적인 시계 이동에는 반응하지 않습니다. 즉, 시간 보상되지 않습니다16,17. 그러나 이동 영역 밖에서도 많은 곤충18,19 및 새20,21은 태양의 방위각, 즉 태양의 일일 호를 하늘에 수평으로 투영하여 추적함으로써 달성되는 시간 보상 태양 나침반을 사용합니다. 태양 고도에 따른 새 항법은 지원되지 않습니다16,21). 태양 방위각을 기반으로 한 시간 보상에는 하루 종일 차등 각도 조정 비율이 포함되며(예: 정오에 가장 빠르다) 계절과 위도에 따라 달라집니다22,23. 그러나 태양 신호는 잠재적으로 하루 중 더 짧은 기간 동안 시간 제한이 있는 나침반으로 기능할 수 있습니다20. 일출 또는 일몰에 가까운 시간 보상의 잠재적인 이점은 태양의 방위각이 일년 내내 거의 동일한 각속도로 지평선을 가로질러 이동한다는 것입니다(즉, 위도에 따라서만 변합니다)22. 태양과 별은 종종 날씨나 지형에 의해 가려지기 때문에 많은 공중 이주민이 구름에 의해 덜 가려지는 편광24,25 패턴을 사용하여 방향을 잡을 수 있다는 것은 놀라운 일이 아닐 것입니다15,26. 편광의 최대 강도 밴드는 실제로 일출과 일몰 동안 태양 방위각에 수직이며, 평균을 낸 경우 이주민이 지리적 N-S 축을 식별하는 방법으로 제안되었습니다24,27.

3.7, circular length > 0.85; see Supplementary Fig. 1 and Note 1)53. For error scenarios with multiple components, we also describe directional precision among flight-steps using the normal approximation \({\sigma }_{A+B}=\sqrt{{\sigma }_{A}^{2}+{\sigma }_{B}^{2}}\) (which also becomes poorer for σ > 30°; see Supplementary Fig. 1 and Note 1)./p>

3.7, circular length > 0.85), TCSC courses were feasible across longer longitudinal migration distances compared with other courses (especially magnetoclinic courses; Fig. 5a), and also outperformed fixed sun compass and magnetoclinic routes across their limited ranges (Fig. 5b–e). However, particularly for migration at mid-latitudes, cue-transferred TCSC courses lose their self-correcting advantage relative to non-transferred loxodromes, which they only outperform across longer-distance routes and with compass precision within ~15° (Fig. 5d)./p>

3.7, circular length > 0.85) is supported by nightly concentrations in flight direction among radar measurements of nocturnally migrating birds40,66. Increased benefits from more frequent than the hourly cue maintenance used in our simulations are presumably limited by motion and cue-related effects (Supplementary Fig. 1c). Evidence of larger variability in migratory directions en route11,12,36 likely relates in part to responses and adaptations to external environmental factors./p> 1) and nonexistent for North–South headings (G = 1, reflecting no longitude bands being crossed). We expected this factor to affect compass courses differentially according to their error-accumulating or self-correcting nature./p> 0 self-correction, and s represents a modulating exponential damping factor, consistent with the limiting circular-uniform case (as κ → 0, i.e., \({\sigma }_{{{\mathrm {step}}}}\to \infty\)), where no (timely) convergence of heading is expected with an increasing number of steps./p>