معلومة

هل هناك نظام GPS صغير جدًا للطيور الجوازية؟

هل هناك نظام GPS صغير جدًا للطيور الجوازية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أتساءل عما إذا كان هناك جهاز GPS صغير جدًا يمكن تثبيته على الطيور الجوازية (أو حوالي 10 جرام من الطيور) دون التأثير على طيرانها. يعرض موقع الويب هذا معلومات لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) الخاص باتباع الخفافيش. لكنها تدوم أيضًا لمدة 24 ساعة فقط. أتساءل عما إذا كان هناك بعض عمر البطارية الخفيف الوزن والطويل حوالي 2-5 جرام. لقد وجدت هذا أيضًا ، لكن لم أجد ما إذا كان يحتوي على عمر بطارية طويل.

هل هناك دراسة عن GPS لتتبع الطيور الصغيرة؟


التكنولوجيا ليست موجودة (حتى الآن) لنشر 10 جرام من الطيور. حدود تقنية GPS حول نطاق 50 جرام للطيور. ضع في اعتبارك أيضًا أن أصغر الحطابين غير قادرين عمومًا على الإرسال ، لذلك ستحتاج إلى استعادة الحيوانات لاسترداد بياناتك.

كما يوحي سؤالك ، هناك مفاضلة قوية بين وزن الجهاز وعمر البطارية. هناك أجهزة GPS تزن أقل من 1 جرام ، لكن عمرها الافتراضي محدود للغاية (10 إصلاحات للجهاز 1 جرام ؛ 50 لجهاز 1.1 جرام).

كملاحظة جانبية: يشير سؤالك إلى أن الجواسيس الصغار يمكنهم حمل 20-50٪ من كتلة أجسامهم في جهاز التعقب دون أن تتأثر رحلتهم. لوحات الأخلاقيات التي أعرفها بشكل عام تقصر أجهزة التتبع على حوالي 5٪ من كتلة الحيوان.


سلوك التزويد الأبوي في قطيع يعيش في قطيع ، طائر الببغاء ذو ​​الحلق الخمري بارادوكسورنيس ويببيانوس

تتأثر كمية الطعام التي يقدمها الآباء للصيصان بسمات مختلفة لتاريخ الحياة بالإضافة إلى عوامل بيئية واجتماعية ، وهذا الاستثمار يحدد في نهاية المطاف اللياقة الحالية والمستقبلية للوالدين وذريتهم. درسنا سلوك توفير الوالدين في منقار الببغاء فينوس الحلق بارادوكسورنيس ويببيانوس، وهو نوع ذو نظام اجتماعي غير عادي يتميز بحياة القطيع ، وضعف الإقليمية وتشتت التعشيش المتغير. كان لمعدل توفير الوالدين تأثير إيجابي على اكتساب الكتاكيت الكتلي ، مما يشير إلى أن معدل التزويد هو مقياس فعال لاستثمار الوالدين في هذا النوع. يتغذى الذكور والإناث على فراخهم بنفس المعدل تقريبًا ، ولم يلاحظ أي مقدم رعاية آخرين في الأعشاش. قام الآباء بتنسيق معدلات الإمداد بحيث يقومون في الغالب بإطعام الكتاكيت بشكل متزامن. ومع ذلك ، فإن مدى تنسيق الوالدين للتزويد كان مرتبطًا ببيئتهم الاجتماعية ، حيث يرتبط التزامن بشكل إيجابي بكثافة التربية المحلية وسلبيًا إلى أقرب مسافة مجاورة. أظهر المعدل الذي يقدمه الآباء لأفراخهم نفس العلاقات مع المقاييس الاجتماعية ، حيث كان أعلى في الكثافة العالية وعندما كان الجيران أقرب. كان معدل الزيارة مرتبطًا أيضًا بعمر الفرخ ، ولكن ليس بحجم الحضنة ، ونسبة جنس الحضنة ، والأبوة الإضافية للزوج ، وتاريخ الوضع ، ودرجة الحرارة ، وشخصيات جسم الوالدين ، والوقت من اليوم أو العام. نستنتج أن البيئة الاجتماعية للأزواج المتكاثرة تلعب دورًا مهمًا في تحديد الاستثمار الأبوي ، ربما من خلال تأثيرها على الفرص التي يتمتع بها الآباء للبحث عن طعام معين.

هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


خمسة استخدامات عملية لـ & # 8220Spooky & # 8221 ميكانيكا الكم

ميكانيكا الكم غريبة. النظرية ، التي تصف عمل الجسيمات والقوى الصغيرة ، جعلت ألبرت أينشتاين مضطربًا للغاية لدرجة أنه في عام 1935 ادعى هو وزملاؤه & # 160 أنه يجب أن يكون غير مكتمل & # 8212 كان أيضًا & # 8220 spooky & # 8221 ليكون حقيقيًا.

المحتوى ذو الصلة

تكمن المشكلة في أن فيزياء الكم تبدو وكأنها تتحدى مفاهيم الفطرة السليمة للسببية والمكان والواقعية. على سبيل المثال ، أنت تعلم أن القمر موجود حتى عندما & # 8217 لا تنظر إليه & # 8212 هذه الواقعية. السببية تخبرنا أنه إذا نقرت على مفتاح الضوء ، فسوف يضيء المصباح. وبفضل الحد الصارم لسرعة الضوء ، إذا نقرت على مفتاح الآن ، فلن يحدث التأثير ذي الصلة على الفور على بعد مليون سنة ضوئية & # 160 وفقًا للمنطقة. ومع ذلك ، فإن هذه المبادئ تنهار في عالم الكم. ولعل المثال الأكثر شهرة هو التشابك الكمي ، والذي يقول أن الجسيمات الموجودة على جوانب متقابلة من الكون يمكن أن ترتبط ارتباطًا جوهريًا بحيث تشارك المعلومات على الفور & # 8212 وهي الفكرة التي جعلت أينشتاين يسخر.

لكن في عام 1964 ، أثبت الفيزيائي جون ستيوارت بيل أن فيزياء الكم هي في الواقع نظرية كاملة وقابلة للتطبيق. أثبتت نتائجه ، التي تسمى الآن نظرية Bell & # 8217s ، أن الخصائص الكمومية مثل التشابك حقيقية مثل القمر ، واليوم يتم تسخير السلوكيات الغريبة للأنظمة الكمومية لاستخدامها في مجموعة متنوعة من تطبيقات العالم الحقيقي. فيما يلي خمسة من أكثر الأشياء إثارة للاهتمام: & # 160 & # 160 & # 160

ستحافظ ساعة السترونتيوم ، التي كشفت عنها نيست وجيلا في يناير ، على الوقت الدقيق للخمسة مليارات سنة القادمة. (مجموعة Ye و Brad Baxley ، JILA)

ساعات فائقة الدقة

يعد ضبط الوقت الموثوق به أكثر من مجرد إنذار الصباح. تعمل الساعات على مزامنة عالمنا التكنولوجي ، مع الحفاظ على أشياء مثل أسواق الأسهم وأنظمة GPS في الخط. تستخدم الساعات القياسية التذبذبات العادية للأشياء المادية مثل البندولات أو بلورات الكوارتز لإنتاج & # 8216 ticks & # 8217 و & # 8216tocks & # 8217. اليوم ، الساعات الذرية الأكثر دقة في العالم قادرة على استخدام مبادئ نظرية الكم لقياس الوقت. إنهم يراقبون تردد الإشعاع المحدد اللازم لجعل الإلكترونات تقفز بين مستويات الطاقة. ساعة المنطق الكمومي في المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا (NIST) في كولورادو تخسر أو تكتسب ثانية فقط كل 3.7 مليار سنة. وستكون ساعة السترونتيوم NIST ، التي تم الكشف عنها في وقت سابق من هذا العام ، بهذه الدقة لمدة 5 مليارات سنة & # 8212 أطول من عمر الأرض الحالي. تساعد هذه الساعات الذرية فائقة الحساسية في التنقل عبر نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والاتصالات السلكية واللاسلكية والمسح.

تعتمد دقة الساعات الذرية جزئيًا على عدد الذرات المستخدمة. تُحفظ كل ذرة في حجرة مفرغة ، حيث تقيس الوقت بشكل مستقل وتراقب الفروق المحلية العشوائية بينها وبين جيرانها. إذا حشر العلماء 100 مرة أكثر من الذرات في ساعة ذرية ، فستصبح أكثر دقة 10 مرات & # 8212 ولكن هناك حدًا لعدد الذرات التي يمكنك الضغط عليها. الهدف الكبير التالي للباحثين هو استخدام التشابك بنجاح لتعزيز الدقة. لن تنشغل الذرات المتشابكة بالاختلافات المحلية وبدلاً من ذلك ستقيس فقط مرور الوقت ، وتجمعهم معًا بشكل فعال كبندول واحد. وهذا يعني أن إضافة 100 مرة أكثر من الذرات إلى ساعة متشابكة سيجعلها أكثر دقة 100 مرة. يمكن حتى ربط الساعات المتشابكة لتشكيل شبكة عالمية تقيس الوقت بشكل مستقل عن الموقع.

سيواجه المراقبون صعوبة في اختراق المراسلات الكمية. (فولكر ستيجر / مكتبة الصور العلمية / كوربيس)

رموز غير قابلة للكسر

يعمل التشفير التقليدي باستخدام المفاتيح: يستخدم المرسل مفتاحًا واحدًا لتشفير المعلومات ، ويستخدم المستلم مفتاحًا آخر لفك تشفير الرسالة. ومع ذلك ، من الصعب إزالة مخاطر التنصت ، ويمكن اختراق المفاتيح. يمكن إصلاح ذلك باستخدام توزيع المفاتيح الكمومية الذي يحتمل أن يكون غير قابل للكسر (QKD). في QKD ، يتم إرسال المعلومات حول المفتاح عبر الفوتونات التي تم استقطابها عشوائيًا. هذا يقيد الفوتون بحيث يهتز في مستوى واحد فقط & # 8212 على سبيل المثال ، لأعلى ولأسفل ، أو من اليسار إلى اليمين. يمكن للمستلم استخدام المرشحات المستقطبة لفك تشفير المفتاح ثم استخدام خوارزمية مختارة لتشفير رسالة بشكل آمن. لا يزال يتم إرسال البيانات السرية عبر قنوات الاتصال العادية ، ولكن لا يمكن لأحد فك تشفير الرسالة ما لم يكن لديه المفتاح الكمي الدقيق. هذا أمر صعب ، لأن القواعد الكمومية تملي أن "قراءة" الفوتونات المستقطبة ستغير دائمًا حالتها ، وأي محاولة للتنصت ستنبه جهات الاتصال إلى خرق أمني.

اليوم ، تستخدم شركات مثل BBN Technologies و Toshiba و ID Quantique QKD لتصميم شبكات فائقة الأمان. في عام 2007 ، جربت سويسرا منتج ID Quantique لتوفير نظام تصويت غير قابل للعبث أثناء الانتخابات. وتم المضي قدمًا في أول تحويل مصرفي باستخدام QKD المتشابك في النمسا في عام 2004. يعد هذا النظام بأن يكون آمنًا للغاية ، لأنه إذا كانت الفوتونات متشابكة ، فإن أي تغييرات في حالاتها الكمومية بواسطة المتطفلين ستكون واضحة على الفور & # 160 لأي شخص يراقب المفتاح- الجسيمات الحاملة. لكن هذا النظام لا يعمل حتى الآن على مسافات كبيرة. حتى الآن ، تم نقل الفوتونات المتشابكة عبر مسافة قصوى تبلغ حوالي 88 ميلاً. & # 160

صورة مقربة لشريحة كمبيوتر D-Wave One. (D-Wave Systems ، Inc.)

أجهزة كمبيوتر فائقة القوة

يقوم الكمبيوتر القياسي بترميز المعلومات كسلسلة من الأرقام الثنائية أو البتات. تشحن أجهزة الكمبيوتر الكمومية قدرة المعالجة الفائقة لأنها تستخدم بتات كمومية ، أو كيوبت ، والتي توجد في تراكب الحالات & # 8212 حتى يتم قياسها ، يمكن أن تكون الكيوبتات "1" و "0" في نفس الوقت.

لا يزال هذا المجال قيد التطوير ، ولكن كانت هناك خطوات في الاتجاه الصحيح. في عام 2011 ، كشفت D-Wave Systems عن D-Wave One ، وهو معالج بسعة 128 كيلوبت ، تلاه بعد عام واحد D-Wave Two بسعة 512 كيلوبت. وتقول الشركة إن هذه هي أول حواسيب كمومية متوفرة تجارياً في العالم. ومع ذلك ، فقد قوبل هذا الادعاء بالتشكيك ، ويرجع ذلك جزئيًا إلى أنه لا يزال من غير الواضح ما إذا كانت D-Wave & # 8217s كيوبت متشابكة. وجدت الدراسات التي صدرت في مايو دليلاً على وجود تشابك ولكن فقط في مجموعة فرعية صغيرة من الكمبيوتر & # 8217s كيوبت. هناك أيضًا عدم يقين بشأن ما إذا كانت الرقائق تعرض أي تسريع كمي موثوق. ومع ذلك ، تعاونت وكالة ناسا وجوجل لتشكيل مختبر الذكاء الاصطناعي الكمي على أساس D-Wave Two. وقام العلماء في جامعة بريستول العام الماضي بتوصيل إحدى & # 160 رقاقات الكم التقليدية الخاصة بهم بالإنترنت حتى يتمكن أي شخص لديه متصفح ويب من تعلم الترميز الكمي.

مراقبة التشابك. (أونو وآخرون ، arxiv.org)

مجاهر محسنة

في شباط (فبراير) ، طور فريق من الباحثين في جامعة هوكايدو باليابان أول مجهر محسّن للتشابك في العالم ، باستخدام تقنية تُعرف باسم الفحص المجهري للتداخل التفاضلي. يطلق هذا النوع من المجهر حزمتين من الفوتونات في مادة ما ويقيس نمط التداخل الناتج عن الأشعة المنعكسة & # 8212 يتغير النمط اعتمادًا على ما إذا كانت قد اصطدمت بسطح مستوٍ أو غير مستوٍ. يزيد استخدام الفوتونات المتشابكة بشكل كبير من كمية المعلومات التي يمكن أن يجمعها المجهر ، حيث أن قياس فوتون واحد متشابك يعطي معلومات عن شريكه.

تمكن فريق هوكايدو من تصوير حرف "Q" محفور يقف على ارتفاع 17 نانومتر فقط فوق الخلفية بوضوح غير مسبوق. يمكن استخدام تقنيات مماثلة لتحسين دقة أدوات علم الفلك التي تسمى مقاييس التداخل ، والتي تراكب موجات مختلفة من الضوء لتحليل خصائصها بشكل أفضل. تستخدم مقاييس التداخل في البحث عن كواكب خارج المجموعة الشمسية ، وللتحقق من النجوم القريبة والبحث عن تموجات في الزمكان تسمى موجات الجاذبية.

قد يكون روبن الأوروبي طبيعيًا كموميًا. (أندرو باركنسون / كوربيس)

البوصلات البيولوجية

ليس البشر وحدهم من يستخدمون ميكانيكا الكم. تشير إحدى النظريات الرائدة إلى أن الطيور مثل روبن الأوروبي تستخدم الإجراء المخيف للبقاء على المسار الصحيح عندما تهاجر. تتضمن الطريقة بروتينًا حساسًا للضوء يسمى كريبتوكروم ، والذي قد يحتوي على إلكترونات متشابكة. عندما تدخل الفوتونات العين ، فإنها تصطدم بجزيئات الكريبتوكروم ويمكنها توفير طاقة كافية لتفكيكها ، وتشكيل جزيئين تفاعليين ، أو جذور ، مع إلكترونات غير متزاوجة ولكنها لا تزال متشابكة. يؤثر المجال المغناطيسي المحيط بالطائر على مدة بقاء جذور الكريبتوكروم. يُعتقد أن الخلايا في شبكية العين والطائر # 8217s حساسة جدًا لوجود الجذور المتشابكة ، مما يسمح للحيوانات & # 8216 رؤية & # 8217 خريطة مغناطيسية تعتمد على الجزيئات.

هذه العملية ليست مفهومة تمامًا ، وهناك خيار آخر: الحساسية المغناطيسية للطيور يمكن أن تكون بسبب بلورات صغيرة من المعادن المغناطيسية في مناقيرها. ومع ذلك ، إذا كان التشابك يلعب بالفعل ، فإن التجارب تشير إلى أن الحالة الحساسة يجب أن تستمر لفترة أطول في عين الطائر أكثر من أفضل الأنظمة الاصطناعية. يمكن أيضًا تطبيق البوصلة المغناطيسية على بعض السحالي والقشريات والحشرات وحتى بعض الثدييات. على سبيل المثال ، تم العثور أيضًا على شكل من أشكال الكريبتوكروم المستخدم في الملاحة المغناطيسية في الذباب في العين البشرية ، على الرغم من أنه من غير الواضح ما إذا كان مفيدًا أو كان مفيدًا في السابق لغرض مماثل.


لمحة تاريخية

منذ حوالي 40 عامًا ، غيرت تجربة بسيطة أجريت في توسكانا مسار البحث عن الملاحة بالطيور: تم إطلاق مجموعة من الحمام مع أعصابها الشمية المقطوعة في موقع غير مألوف ولم تعيد رفقاءها السليمين مطلقًا إلى الدور العلوي (Papi et al. . ، 1971). في ذلك الوقت ، تم اعتبار حاسة الشم هامشية في الطيور ولم يتم أخذ الإشارات الشمية في الاعتبار بجدية من بين المصادر المحتملة للمعلومات البيئية التي قد تكون مفيدة لآلية تحديد الموقع. لهذا السبب ، قد يبدو من الغريب أن يتم حتى إطلاق اختبار مع الحمام غير الشمسي. فكر فلوريانو بابي في اختبار القدرات الملاحية للحمام الزاجل غير الشمسي لأن هذا المعنى كان الوحيد (جنبًا إلى جنب مع الذوق) الذي لم يتم اختباره بعد باعتباره مهمًا في الملاحة. ومع ذلك ، دفعت معلومة مهمة في النهاية إلى أول تجربة صاروخ موجه مع الطيور غير الشمولية. في نفس الوقت تقريبًا ، كان والراف وزملاؤه يحققون في سلوك الحمام الذي يتم تربيته في أقفاص محصورة ويتعرض لمحفزات بيئية مختلفة. يهدف بحثهم إلى اختبار ما إذا كانت رؤية الأفق مهمة للحمام لتطوير قدرة ملاحية غير معيبة. طيور الاختبار التي تم تربيتها محصورة في قفص مزوّد بشاشات زجاجية وطيور تربى في قفص محاط بسور ، مما منع الرؤية الكاملة للأفق ، وتوقعوا أن يلاحظوا ضعفًا فقط في المجموعة الأخيرة. كانت النتائج مخالفة بشكل واضح للتوقعات: سمح للحمام برؤية الأفق ، لكنه محمي من الرياح بشاشات زجاجية ، لم يتمكن من التوجه نحو المنزل. على النقيض من ذلك ، لم تتأثر الطيور المعرضة للرياح التي تمر عبر الحاجز ، حتى لو تم إعاقة رؤية المناطق المحيطة. هذه النتائج الأولى ، التي تم تأكيدها لاحقًا من خلال التجارب اللاحقة ، أدت إلى فرضية أن "عامل الغلاف الجوي" من المحتمل أن يكون متورطًا في الملاحة (Wallraff ، 1970). في ضوء هذه النتائج ، لم يكن اختبار القدرات الملاحية للحمام غير الشمسي غريبًا. تم شرح كل من نتائج Wallraff و Papi من خلال `` فرضية الملاحة الشمية '' التي اقترحها Papi (Papi et al. ، 1972): يستطيع الحمام في منطقته الأصلية تعلم الروائح البيئية المنقولة بواسطة الرياح جنبًا إلى جنب مع اتجاه الرياح مرة واحدة في موقع الإطلاق إنهم قادرون على التعرف على الروائح المحلية السائدة وتذكر الاتجاه الذي تأتي منه هذه الروائح في منطقة المنزل من أجل تحديد اتجاه الإزاحة (الشكل 1).

تم توضيح الدليل على أن روائح موقع الإطلاق المحلي تشكل مصدرًا للمعلومات الملاحية للحمام الزاجل في تجربة أنيقة قام بها Benvenuti و Wallraff (Benvenuti and Wallraff ، 1985) ، حيث تم خداع الطيور فيما يتعلق بمعلومات موقع الإطلاق عن حاسة الشم. تم نقل الحمام في حاويات محكمة الإغلاق مهواة بالهواء المنقى بواسطة مرشحات الفحم إلى موقع إطلاق خاطئ حيث سُمح لهم باستنشاق الهواء البيئي المحلي لبضع ساعات. ثم تم نقل الطيور في هواء نقي إلى موقع جديد يقع في الاتجاه المعاكس بالنسبة إلى المنزل ، وتم إخضاعها لتخدير الأنف وإطلاقها. في موقع الإطلاق الكاذب ، عانت هذه الطيور من الروائح المحلية ، بينما لم يكن هذا النوع من المعلومات متاحًا في موقع الإطلاق الحقيقي. يتم توجيه الطيور نحو "اتجاه المنزل الخاطئ" ، أي اتجاه المنزل من موقع الإطلاق الخاطئ ، بينما تتعرض طيور التحكم للهواء المحلي في موقع الإطلاق الحقيقي الموجه نحو المنزل.


نقاش

استخدمت دراستنا كلاً من البيانات الميدانية والمختبرية لفحص كيفية بقاء عابر سبيل صغير ، آكل للحشرات ، مستقر ، يعيش في مجموعات ، وهو مرشح محتمل لسبات الطيور ، في بيئة مليئة بالتحديات. قياس بين عشية وضحاها تيب أشار إلى أن الثرثارين ذوي الحاجبين البيض الذين يعيشون بحرية يحافظون على درجة حرارة طبيعية على مدى واسع من تيأ ولم تستخدم السبات أو السبات. أظهرت التجارب المعملية التكميلية لعلم وظائف الأعضاء الفردي والجماعي أن الثرثارين الجاثمين يستمدون فوائد نشطة من التنظيم الحراري الاجتماعي ، فضلاً عن استخدام أعشاش مجثم معزولة. تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن تغاير الحرارة قد يكون بالفعل غير شائع بين الجواسيس الأستراليين ، وأن الطيور التي تتمتع في الغالب بعلم وظائف الأعضاء النموذجي للطيور يمكن أن تعوض التكاليف الكبيرة للطاقة الناتجة عن امتصاص الحرارة من خلال استراتيجيات سلوكية لتقليل فقد الحرارة والحفاظ على وجودها على مدار العام في بيئة متغيرة.

حافظ الثرثارون ذوو النطاق الحر على شبه ثابت تيب بين عشية وضحاها ، على الرغم من انخفاضها ، وغالبًا ما تكون دون الصفر ، بين عشية وضحاها تيب. مدى ال تيب ، المجال بالنسبة لجميع الأفراد كانت & lt2.2 درجة مئوية في جميع الظروف البيئية ، وتفاوتت بين الأفراد أكثر من كونها استجابة للظروف البيئية. على الرغم من أن السبات والسبات لوحظ بشكل غير متكرر إلا في عدد قليل من عائلات الطيور (Geiser et al. ، 2006) ، إلا أن القدرة على انخفاض حرارة الجسم الليلي تعتبر منتشرة بشكل عام (McKechnie and Lovegrove ، 2002). ومع ذلك ، لم يكن هناك دليل هنا على أن انخفاض درجة حرارة الجسم كان جزءًا مهمًا من إستراتيجية الثرثارين النشطة ، بخلاف نمط الطور المتماثل للحرارة المتماثل (Schmidt-Nielsen ، 1997 الشكل 1). استعد الثرثارون داخليًا للمغادرة عند شروق الشمس إلى ما شابه تيب إلى ذلك عند وصول المجثم. كلاهما يعني المرحلة النشطة تيب (تيب ، يغادر 40.4 درجة مئوية) ومرحلة الراحة تيب (الحد الأدنى تيب ، المجال 38.5 درجة مئوية) مماثلة لتلك الخاصة بالمرور الحراري العادي (41.6 ± 1.13 و 38.9 ± 0.87 درجة مئوية ، على التوالي Prinzinger et al. ، 1991). في المختبر ، الثرثارون الفرديون في تيأ= 10 درجة مئوية مصانة تيب فقط 1.0 درجة مئوية أقل من الحياد الحراري (38.6 درجة مئوية عند تيأ= 30 درجة مئوية) ، تم تحقيقه من خلال زيادة بنسبة 143٪ في MR (تم استيعابها عن طريق زيادة التهوية الخامسأنا) وانخفاض بنسبة 15.7٪ في جمبلل استجابة نموذجية ماصة للحرارة.

على الصعيد العالمي ، من المرجح أن تكون الأنواع غير الجوازية وخاصة الليلية غير متجانسة الحرارة ، وقد ركز الكثير من أبحاث التنظيم الحراري على هذه الأنواع (على سبيل المثال ، بريجهام ، 1992 كورتنر وآخرون ، 2001 لين وآخرون ، 2004 ماككني وآخرون ، 2007 كوبر وآخرون. al.، 2008 Smit and McKechnie، 2010 Doucette et al.، 2011، 2012). ومع ذلك ، فإن عددًا قليلاً فقط من الدراسات قد وثَّق استراتيجية الطاقة الليلية لأفراد الجوازات الطليقة ، وحتى أقل من ذلك قاموا بقياس النواة. تيب. عصافير بيضاء الحلق (Zonotrichia albicollis) انخفاض درجة حرارة الجسم في طور الراحة ، مع انخفاض بمقدار 3.4 درجة مئوية في تيجلد بين مرحلتي النشاط والراحة (Dolby et al. ، 2004) وتباين diel في تيب عصفور نساج أبيض الحاجب يعيش في المناطق القاحلة (Plocepasser مهالي) إلى الظروف البيئية الموسمية (سميت وآخرون ، 2013). القياس الوحيد المقارن لليل المستمر تيب من عابر سبيل أسترالي في البرد مخصص للأحداث الأسيرة التي تربى في الأسر الخشبية الداكنة (Artamus cyaneurus Maddocks and Geiser ، 2007) ، تم قياسها في أقفاص خارجية. هذه الطيور تستخدم الحرارة غير المتجانسة بين عشية وضحاها تيب ، دقيقة انخفضت بمقدار & gt5 درجة مئوية من الراحة تيب، والتي صنفها المؤلفون على أنها سبات يومي. تشير هذه البيانات ، المستندة إلى درجة حرارة الجلد أو للطيور الأسيرة ، إلى أن الحرارة غير المتجانسة بين الجواسيس قد تكون أكثر شيوعًا مما هو معروف حاليًا. نظرًا لكونها طيورًا مستقرة وآكلة للحشرات في بيئة شبه قاحلة ، فإن الثرثارين ذوي الحواجب البيضاء لديهم خصائص تشير إلى أنهم مرشحون على الأرجح لاستخدام السبات ، ولديهم بالفعل تكيفات أخرى مثل التواصل الاجتماعي والتكاثر التعاوني المرتبط بظروف بيئية قاسية وغير متوقعة. يعتبر نموذجًا جيدًا لتغاير حرارة الطيور. ومع ذلك ، فإن افتقارهم إلى السبات ، أو في الواقع أي اختلاف كبير في درجة الحرارة ، يشير إلى أن استخدام سبات الطيور قد يكون نادرًا ، لا سيما بالمقارنة مع الثدييات الصغيرة ، إذا كان فسيولوجيا الفسيولوجيا العامة لديهم مشابهًا لبيسيريين آخرين ، وفي الواقع الطيور الأخرى. في هذه الحالة ، قد لا تمثل ندرة البيانات التي تحدد درجة الحرارة المتغايرة للطيور نقصًا في البحث في هذا المجال كما هو مفترض حاليًا (Astheimer and Buttemer، 2002 McKechnie and Lovegrove، 2002 Geiser et al.، 2006).

علم وظائف الأعضاء القياسي

كان لدى Babblers استجابة ماصة للحرارة نموذجية تيأ فوق وتحت الحياد الحراري في المختبر. شبه ثابت تيب تم الحفاظ عليه من خلال زيادة إنتاج الحرارة الأيضية عند مستوى منخفض تيأ. هذه الزيادة في O2 تمت تلبية الطلب من خلال زيادة Fر و الخامستي بدلا من ها2، وهو نموذجي لكل من الطيور والثدييات (على سبيل المثال Larcombe et al. ، 2003 Cooper and Withers ، 2004). ظلت الموصلية الحرارية قريبة من الحد الأدنى تحت الحياد الحراري ، لكنها زادت في المستويات الأعلى تيأ، كما فعلت EWL ، حيث زاد الثرثارون من تبديد الحرارة. كان PRWE البالغ 17.5 درجة مئوية مرتفعًا بشكل خاص ويُفترض أنه يساهم في الحفاظ على توازن الماء في حالة عدم وجود مياه مجانية ، ويتم تسهيله جزئيًا على الأقل بواسطة الحرارة المنزلية عند انخفاض تيأ.

لتفسير الأساس الفسيولوجي لملاحظاتنا للحرارة المنزلية الليلية للثرثارين الذين يعيشون بحرية ، من الضروري فحص علم وظائف الأعضاء المعياري في سياق القياس والتطور. بالنسبة للثدييات ، منخفضة تيب وانخفاض معدل الأيض الأساسي يرتبط باستخدام الحرارة غير المتجانسة والخطأ (Geiser ، 1998 Cooper and Geiser ، 2008 Ruf and Geiser ، 2014) ونفترض وجود تشابه في الدوافع الفسيولوجية بين الثدييات والطيور الماصة للحرارة بشكل متقارب. لذلك قمنا هنا بمقارنة بياناتنا الفسيولوجية القياسية الخاصة بالثرثرة مع تلك الخاصة بالطيور الأخرى (الجدول S6) باستخدام حدود التنبؤ بنسبة 95 ٪ (Cooper and Withers ، 2006) للانحدار التفاضلي التقليدي والمستنير من الناحية التطورية بعد Barker et al. (2016) ، باستخدام شجرة النشوء والتطور من birdtree.org (Jetz et al. ، 2012 ، 2014) مع العمود الفقري لـ Hackett (Hackett et al. ، 2008).

اساسي تيب من الثرثارون المتوافقون إحصائيًا مع الطيور الأخرى ، قبل وبعد تصحيح نسالة ، كما فعلوا جمبلل، مما يشير إلى أنه لا يوجد شيء رائع حول عزل الثرثار أو توازن الحرارة (الشكل 7). قيمتنا لمعدلات الأيض الأساسي (BMR) للثرثرة ذات الحاجب الأبيض الانفرادي (مب 46 جم) من 1.24 مل O2 كان g −1 h −1 مشابهًا لـ 1.51 ml O ولكن أقل منه2 g −1 h 1 المقاسة بواسطة Chappell et al. (2016) عن الثرثار المتوج بالكستناء (بوماتوستوموس روفيسبس مب 50 جم) ، على الرغم من أن موطن الطيور لدينا أقل جفافاً وأقل قليلاً مب، مما يشير إلى عدم وجود استجابة للضغط على الثرثارون الانفراديون ذوو الحاجب الأبيض. الثرثارون ذوو الحاجب الأبيض لديهم معدل استقلاب أساسي بنسبة 64.0٪ فقط من المتوقع مب. على الرغم من أنه كان ضمن فاصل التنبؤ بنسبة 95٪ للتحليل التفاضلي التقليدي ، إلا أنه كان أقل من حدود التنبؤ بعد احتساب التطور النسبي (الشكل 7) ، مما يشير إلى أن معدل الأيض الأساسي لدى الثرثارين أقل من أقرب أقربائهم. يرتبط انخفاض معدل الأيض الأساسي بالنزوع إلى السبات (Cooper and Geiser ، 2008) ، مما يُفترض أنه يعكس تكيفًا مشابهًا لاستراتيجية منخفضة الطاقة. على الرغم من ذلك ، لم نعثر على أي دليل على سبات الثرثارين الذين يعيشون بحرية ، مما يشير إلى انخفاض معدل الأيض الأساسي لديهم ، جنبًا إلى جنب مع استراتيجيات مثل التنظيم الاجتماعي للحرارة وأعشاش التجثم المعزولة ، كافية لتحقيق التوازن في ميزانية الطاقة الخاصة بهم.

المقارنات التماثلية والتطور الوراثي للمتغيرات الفسيولوجية للثرثرة البيضاء مع تلك الخاصة بالطيور الأخرى. تيب (أ) ، معدل الأيض الأساسي (BMR B) ، جمبلل (C) و EWL (D) للثرثرة البيضاء (الرموز السوداء) مقارنة بالطيور الأخرى (الرموز الرمادية انظر الجدول S6). مب، كتلة الجسم. يتم عرض المخلفات المستقلة نسبيًا لنفس المعلمات في E-H. تشير الخطوط الصلبة إلى انحدار المربعات الصغرى والخطوط المنقطة إلى فترات توقع 95٪ لكل علاقة قياس تماثل.

المقارنات التماثلية والتطور الوراثي للمتغيرات الفسيولوجية للثرثرة البيضاء مع تلك الخاصة بالطيور الأخرى. تيب (أ) ، معدل الأيض الأساسي (BMR B) ، جمبلل (C) و EWL (D) للثرثرة البيضاء (الرموز السوداء) مقارنة بالطيور الأخرى (الرموز الرمادية انظر الجدول S6). مب، كتلة الجسم. يتم عرض المخلفات المستقلة نسبيًا لنفس المعلمات في E-H. تشير الخطوط الصلبة إلى انحدار المربعات الصغرى والخطوط المنقطة إلى فترات توقع 95٪ لكل علاقة قياس تماثل.

كانت EWL القياسية 41.0٪ فقط من القيمة المتنبأ بها قياسًا خيفيًا ، وأقل إحصائيًا من تلك الخاصة بالطيور الأخرى ، قبل وبعد احتساب التطور النسبي (الشكل 7). يرتبط انخفاض EWL (مثل انخفاض معدل الأيض الأساسي) بالموائل القاحلة (Williams and Tieleman ، 2005) ويساهم في ارتفاع PRWE. هذا ، إلى جانب الماء المُشكل مسبقًا لنظامهم الغذائي الآكل للحشرات ، قد يفسر قدرتهم الواضحة على الحفاظ على توازن الماء دون شرب ، على الأقل في فصل الشتاء (T.K.D. ، الملاحظة الشخصية).

التنظيم الحراري الاجتماعي

العديد من ماصات الحرارة الاجتماعية تجثم بشكل جماعي (جيلبرت وآخرون ، 2010) ، ويمكن أن يلعب التجمهر دورًا مهمًا في الحفاظ على الحرارة المنزلية. في الحالات القصوى ، تُلزم Endotherms المتجذرة بشكل جماعي منظمي الحرارة الاجتماعيين ، غير قادرين على تنظيم الوضع الطبيعي تيب عند مستوى منخفض تيأ في حالة عدم وجود محددات (مثل McKechnie and Lovegrove ، 2001). دائمًا ما تجثم الثرثارون ذوو الجبين البيضاء بشكل جماعي في الحقل أثناء الدراسة ، ولكن حتى عند احتجازهم بشكل فردي في المختبر في تيأ منخفضة عند 10 درجات مئوية ، تتم المحافظة على جميع الثرثارين تيب في حدود 1.15 درجة مئوية من القيم المحايدة حراريًا. لذلك ، فإن الثرثارين هم منظمون حراريون اجتماعيون اختياريون وعلى الرغم من أنهم يستطيعون البقاء على قيد الحياة بشكل فردي بين عشية وضحاها في البرية (Chappell et al. ، 2016) ، إلا أنهم يكتسبون فوائد حيوية كبيرة من خلال التجمهر.

انخفاض في إنفاق الطاقة من الثرثارين المتجمعين ، مع تجمع MR 65-74٪ من MR الفردي بما يعادله تيأ، كما هو متوقع بالنسبة للأجواء الأخرى المتجمعة (انظر Gilbert et al. ، 2010 ، للمراجعة) ومماثلة لتلك التي تم قياسها لاثنين أو ثلاثة من الثرثارين المتوجين بالكستناء ، ومن المرجح أن تكون أكبر بالنسبة للأفراد المتجمعين (Chappell et al. . ، 2016). من المفترض أن الانخفاض الكبير في MR من الثرثارين المتجمعين له دور مهم في موازنة ميزانية الطاقة الخاصة بهم ويلغي جزئيًا الحاجة إلى تغاير الحرارة. ومع ذلك ، هناك تباين كبير في الحد الأدنى تيب ، المجال بين الأفراد (2.1 درجة مئوية) لوحظ من أجل الثرثارين الذين يعيشون بحرية (الشكل 2). ربما يؤثر الموقع داخل عش المجثم بين عشية وضحاها تيب قد تكون هناك تكلفة فسيولوجية مرتبطة بالوضع الاجتماعي إذا كان الوضع الاجتماعي يحدد الموقع في تجمع. وهكذا ، فإن الاختلاف الفردي في تيب ، المجال قد يشير إلى الحالة الاجتماعية ، كما لوحظ بالنسبة لقرود الفرفت (Chlorocebus pygerythrus مكفارلاند وآخرون ، 2015).

خصائص عش المجثم

تعد الفائدة النشطة للتجمع في أعشاش مغلقة جانبًا آخر من إستراتيجية الطاقة الليلية للثرثارين. ال تيجثم من أعشاش الثرثرة غير المأهولة كانت هي نفسها تيب، على عكس أعشاش النساجين الاجتماعيين (Philetairus socius) ، والتي تكون كبيرة بما يكفي ومعزولة جيدًا لتظل فوق الظروف المحيطة طوال الليل حتى عندما تكون غير مشغولة (White et al. ، 1975). عندما تشغل علاقة تيجثم إلى تيب لأعشاش الثرثرة تشبه تلك الموجودة في عصفور العصفور الأبيض الجاثم الانفرادي (P. مهالي Ferguson et al. ، 2002) ، مع تيجثمتيب زيادة التفاضلية تيب النقصان. التوصيل الحراري لأعشاش المجثم (ج= 1.62 J g −1 h −1 ° C −1) كان مكافئًا لتوصيل مجموعات من اثنين إلى ثلاثة من الثرثارين المتجمعين (ج= 1.61 J g −1 h −1 ° C −1 عند 10 درجات مئوية) ، لذا فإن أعشاش التجثم تقلل إلى النصف بشكل فعال معدل الطاقة المفقودة في البيئة لمجموعات صغيرة من الثرثارين المتجمعين. تعتبر الخصائص العازلة لأعشاش جثم العصفور الحائك عاملاً مهمًا في السماح لهم بالحفاظ على درجة حرارة المنزل عند مستوى منخفض. تيأ (فيرغسون وآخرون ، 2002) ويفترض أنها توفر مزايا حيوية مماثلة للثرثارين ذوي الحواجب البيضاء.

بالنسبة لبعض الأنواع ، وخاصة الطيور والخفافيش الليلية ، يتم اختيار مواقع المجثم ذات المنحدرات الملائمة والجانب واتجاه المدخل للسماح بإعادة التدفئة السلبية أو لتسهيل التشمس (على سبيل المثال ، Geiser et al. ، 2004 Turbill and Geiser ، 2008). لم تكن هذه إستراتيجية يستخدمها الثرثارون ، حيث لم يكن هناك تفضيل في اتجاه مدخل عش الجاثم ، وكان الثرثارون يسخنون داخليًا قبل شروق الشمس. بينما تُبنى أعشاش جثم الثرثرة بشكل تفضيلي في الثلث العلوي من الشجرة المضيفة ، فإن التباين في أنواع الأشجار المضيفة والارتفاع الفعلي للأشجار المضيفة يجعل من غير المحتمل أن تكون اعتبارات المناخ المحلي مهمة. قد يكون لتفضيل بناء أعشاش في أكوام كثيفة من الأشجار فائدة نشطة ، حيث يمكن أن تؤدي أوراق الشجر الكثيفة إلى انحراف الرياح وتخفيف فقدان الحرارة الإشعاعي (Walsberg ، 1986) ، ولكن موقع العش قد يكون أيضًا استراتيجية لمكافحة الحيوانات المفترسة.

التنظيم الحراري

يتيح الاستخدام المشترك للتنظيم الحراري الاجتماعي والأعشاش الجماعية توفيرًا جوهريًا للطاقة للثرثارين ذوي الحواجب البيضاء. الحد الأدنى بين عشية وضحاها ثرثار تيجثم تم حسابه من 6.8 إلى 15.4 درجة مئوية ، لذلك تم حساب نطاق MRs للطيور في هذه الأعشاش ليكون 1.78 - 2.44 مل O2 ز −1 ح −1. استقراء العلاقة الخطية بين تيأ و الخامسا2 أقل من الحياد الحراري للطيور المنفردة خارج أعشاش المجثم تيأ، فإن الثرثارين المتجمعين في أعشاش الجثث سيكون لها إنفاق على الطاقة 55-65٪ فقط من الطيور المنفردة المكشوفة في ظل نفس الظروف البيئية ، وهذا سيكون أقل بالنسبة للمجموعات الأكبر (على سبيل المثال Chappell et al. ، 2016). بعبارة أخرى ، هناك مجموعات صغيرة من الثرثارين المجتمعيين في أ تيأ من −3 إلى + 15 درجة مئوية و أ تيجثم من 6.8 إلى 15.4 درجة مئوية سيكون لها MR مكافئ لتلك الخاصة بطائر واحد مكشوف عند أ تيأ من 17.6 إلى 24.3 درجة مئوية. ستلعب هذه الوفورات الكبيرة في الطاقة ، جنبًا إلى جنب مع معدل BMR المنخفض جوهريًا للطيور ، دورًا مهمًا في موازنة الثرثارين لميزانيتهم ​​اليومية من الطاقة ، ويفترض أن تلغي أي مطلب للسبات في بيئتهم المليئة بالتحديات. لذلك ، على الرغم من علم وظائف الأعضاء الحراري النموذجي للطيور ، فإن طاقة وسلوك الثرثار الأبيض يسمح بالحفاظ على الحرارة المثلية ، ويشير إلى أن الحرارة غير المتجانسة ليست أسلوبًا نشطًا مفضلًا لأنواع الطيور التي يمكن أن تتجنبها.


الحياة الداخلية للطيور

سقسقة سقسقة! نحن نتحدث عن الطيور ، والأشياء الرائعة التي يمكنهم القيام بها. نسلط الضوء اليوم على خمس من أروع القصص الحديثة في علم الوراثة للطيور: الطيور الطنانة تحفز طيرانها بسرعة البرق ، وهو جين يتحكم في الهجرة لماذا يكون للذكور ألوان مختلفة عن الإناث. الجليد السيبيري.

في هذه الحلقة

00:31 - كيف تحفز الطيور الطنانة طيرانها السريع

كيف تحفز الطيور الطنانة طيرانها السريع آرييل غيرشمان ، كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز

الطائر الطنان هو الأصغر في العالم. يمكنهم في الواقع التحليق في الهواء ، ويمكنهم بشكل فريد بين الطيور الطيران للخلف والمقلوب. أسرعهم يدق جناحيه أكثر من ثمانين مرة في الثانية. تتطلب كل هذه الألعاب البهلوانية الجوية بعض الحيل الفريدة للطاقة والتمثيل الغذائي - وقد سمع فيل سانسوم من أرييل غيرشمان في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز ، الذي كان يحاول اكتشاف ما يجعل كل هذا ممكنًا في جيناته ...

آرييل - نحن مهتمون حقًا بشيء تفعله الطيور الطنانة يسمى التدفق الأيضي. They are able to maintain this extremely high metabolism, and extremely high blood sugar, that for most humans would be considered as diabetes but hummingbirds are able to do this without getting any of the ailments associated with diabetes, like blindness, and kidney disease, and all of these other problems that humans who maintain this persistently high blood sugar often experience.

Phil - What's the flux part of that? Is it flux like changing really quickly?

Ariel - The flux is just this rapid shift that they're able to do. So when hummingbirds are eating, they're eating sugar from nectar, and they're able to use the sugar almost entirely to fuel their metabolism, or how they break down that sugar to make energy. But then once they stop feeding, they have to rapidly switch their metabolism to be able to use this fat that they store in their body to then be able to get energy, and power this extremely expensive hovering flight that they're able to do. And so if they weren't able to switch this metabolism so quickly, from their fed state to their fasted state, then they wouldn't be able to continue flying.

Phil - Oh my God, it almost sounds like one of those animals that hibernates in winter and then does all their eating in the summer, but over the course of what, minutes?

Ariel - Yeah. Over the course of 30 minutes is how quickly they're able to switch this fed to fasted metabolism.

Phil - What exactly are you doing to look into this metabolic flux, as you called it?

Ariel - We first had to actually sequence and put together their entire genome. And once we had the whole genome together, we then had to figure out where genes in the genome are. Because only about 1% of the genome actually codes for genes that end up making proteins. And then what we did was we sequenced all of the hummingbird RNA. If you can imagine. the genome is kind of like the blueprint for how to build the organism, whereas the RNA is more like what's actually being made to allow the organism to survive and persist.

Phil - How are you doing this here then, with both the DNA and the RNA?

Ariel - What we mainly focus on is called long read sequencing. Some people call it third generation sequencing. The typical, or the gold standard of DNA sequencing, is this second generation sequencing right now. And in second generation sequencing, it's extremely accurate, but we're only getting small pieces of DNA at a time. Where in third generation sequencing, we're actually sequencing these really, really long molecules of DNA. And if you can imagine, when you're putting together a puzzle, it's a lot easier to put together a puzzle with less pieces that are bigger than a puzzle with more pieces that are smaller. However we lose a little bit of the accuracy with long read sequencing, so it's more likely that there will be mistakes.

Phil - Do you do anything to compensate for that?

Ariel - Yeah, we do. Once we have the entire structure from the long read data we go in and we correct it with the accurate short read data. This is a process that in the field we call hybrid genome assembly.

Phil - Wow. And just for context, how big is the job? How many genes does a hummingbird have?

Ariel - Oh, a hummingbird has around 20 to 30,000 genes. Not that much different than a human actually.

Phil - That's, yeah, quite a few genes to get through.

Ariel - Yeah. And it's actually not even the region of the genome that codes for genes that's the hard part it's really the rest of the genome, that we don't really know a lot about what it does, that's actually the hard part for genome assembly, because a lot of the genome is made up of repetitive DNA. And if you can imagine, if you have the same puzzle piece that fits in multiple locations, you really don't know where it actually goes.

Phil - And what do you do in that situation?

Ariel - The longer reads actually really help us out a lot there. Because when we have the repeat, if we can get the information on either side of it we can anchor it to the right region of the genome.

Phil - These hummingbirds, then, you're giving them a nice big meal, then taking a bunch of blood to get all their DNA and RNA, or what?

Ariel - We're actually taking their liver and their muscle tissue. So those are the really important metabolic tissues.

Phil - With all this incredible third generation sequencing, what are you finding in there?

Ariel - Wow. I wish I had like the cure to diabetes or something crazy. but we're finding a lot of differences in expression in thyroid hormone, which is along the lines of what we expected. What we're really looking for and hoping to find is these glucose transporters. Not a lot is really known about how glucose, sugar, actually gets into the hummingbird cells and how it happens so quickly. Hummingbirds don't seem to have a lot of these genes that humans have that allow sugar to enter our cells. So how was it entering in hummingbirds? We don't know yet. And we're really hoping to figure that out.

Phil - Do you have any personal favourite theories at the moment?

Ariel - I think that this glucose transporter that we're looking for that we don't think is present in hummingbirds. I think that it might be there, it's just that it's in a region of the genome that's so repetitive that previous people who have studied it, haven't been able to find it because of this repeat problem.


مناقشة

The experience-dependent reaction to displacement lends support to Perdeck's paradigm of migratory bird orientation (10). A navigation system presumed to be based on experience has also been shown in caged adult migrants (27, 28). However, previous experiments that tested migratory orientation in cages suggested that juveniles are able to compensate for the displacement. Because adult birds are able to compensate, juvenile birds are supposedly in the process of constructing a navigational map along the migratory route (18). The difference between our study and previous ones could be due to the use of orientation cages, where birds remain within a cage while attempting to depart for migration (22), or alternatively, it may be that our juvenile birds were displaced outside the maximum range of their map that is under construction.

Our study is the first to document age-specific reorientation movements after a continent-wide displacement and within the first hours upon release. It seems highly unlikely that the adult birds used path integration during the displacement to reorient. A path integration system becomes very imprecise over the long distances our birds were displaced.

The results provide insights into the nature of navigation during long-distance migration. On the basis of one migratory journey from Alaska to southwest North America, white-crowned sparrows obtain information that allows them to reach their wintering ground from an area that their normal migratory route does not encompass. Gaining and retaining such information is presumably adaptive because it would allow them to reach their wintering grounds after natural displacements. Juveniles, on the other hand, continue in the species-specific migratory direction after displacement. This suggests that, during migration, homing to a known location is triggered only by reaching that final destination and, possibly, after spending time in it. Because the juvenile birds were caught en route, neither stopovers nor partial travel on the southerly migratory route in the first year seems to trigger homing back to the migratory route. Furthermore, our experiment indicates that the navigational map of adult white-crowned sparrows encompasses at least the continental U.S. and allows them to correct for vast displacements very rapidly (within days, at least), hinting that migratory birds may possess a global navigational map. Even though adult white-crowned sparrows return to a specific winter home range, at this large scale the “map” may just provide a bird with a sign on a gradient, e.g., letting the bird know whether it is east or west of its goal, as observed previously by Åkesson وآخرون. (17).

Currently, magnetic cues seem the most likely candidates for the basis of a map stretching this far (29). However, the small difference in geomagnetic intensity across longitudes in North America makes magnetic intensity an unlikely candidate for distinguishing between the east and the west coast, and celestial or olfactory cues cannot be ruled out (30).

In the past, studies of navigation in passerine birds have generally been restricted to the laboratory because of limitations on field-based study (30). We have demonstrated that it is possible to study the navigation behavior of small migratory birds in the field and provide insights into their behavior. These results demonstrate that the ability to track small animals continuously is essential to gain an understanding of the behavior of free-living migrants. Ultimately, a complete understanding of the mechanisms used by adults and juvenile passerine birds will require a global tracking system for small animals (23).


أساليب

Study extent description: This dataset covers four representative habitats within the Sierra Nevada mountain range: Pyrenean oak forest, thorny thickets on the edge of the forest, common juniper and Spanish juniper scrublands, and high-summit ecosystems. These ecosystems were selected based on criteria of singularity and ecological functionality in the context of Sierra Nevada (Barea-Azcón et al. 2012, 2014) and can be described as follows:

Pyrenean oak forest: Mediterranean woodland composed mainly of relict Quercus pyrenaica and some dominant scrubland species (i.e. Berberis hispanica, برقوق ramburii, روزا canina, Crataegus monogyna and Adenocarpus decorticans). These forests show strong evidence of past management that has determined their current structure and diversity. This management is based on mainly charcoal production, pastureland creation, and wood harvesting until the 1950s, so that the current trees are mostly resprouts of individuals 60 to 70 years old. The target localities (ن=4) are located at an average elevation of 1650 m a.s.l. (1600-1750 m a.s.l.) and are distributed in the southern, western, northern, and eastern slopes of Sierra Nevada, reflecting all the ecological conditions of the Pyrenean oak forests in the study area (Pérez-Luque et al. 2013).

Thorny scrubs: Typical areas dominated by thorny thickets on the edge of the forest or as result of recent colonization of abandoned arable lands. Berberis hispanica, برقوق ramburii, روزا canina, Crataegus monogyna are dominant but accompanied by other species such as لونيسيرا arborea او حتى Sorbus النيابة. This open habitat is very important for breeding birds in the study area and also for winter-visiting species due to a great production of fruits from the end of the summer to the beginning of winter. Transects (ن=4) in this habitat are located between 1450 and 2060 m a.s.l. (average: 1790 m a.s.l.).

Common juniper and Spanish juniper scrublands: vegetation in these localities is composed mainly of common juniper (العرعر communis), Spanish juniper (العرعر sabina). Cytisus galianoi و Genista baetica are also important species in these ecosystems. These scrublands rarely exceed 60 cm in height and appear intermingled with rocks and stony ground. Transects (ن=4) located in this ecosystems cover an elevational range from 2000 to 2300 m a.s.l. (average: 2150 m a.s.l.).

High-summit ecosystems: composed by typical Alpine landscape. These ecosystems are characterized by rocky outcrops that originated from glacial activity, pastureland, small snow beds, and glacial lagoons. The four transects representing this Mediterranean high-mountain habitat span an elevational gradient from 2280 to 3100 m a.s.l., with an average elevation of 2580 m a.s.l.

Sampling description: The sampling procedure was the line-transect method (Verner 1985), with a bandwidth of 100 m, with 50 m on each side of the line (Barea-Azcón et al. 2014). Each 50 m band was divided into five ranges parallel to the line transect (comprising a 10 m width each one). A total of 16 transects were sampled with lengths of 1.9 to 3 km (Table ​ (Table2). 2 ). Sight and sound records within the sample area were considered contacts. All transects were sampled in the early morning, under appropriate climatic conditions. The observer walked at a constant speed of 2 to 4 km/h. Transects are repeated at least once per month, snow cover permitting. This implies that the sites located at the higher elevations were sampled only from late spring to early autumn.

الجدول 2.

Information about transects sampled to collect data included in this dataset.

Transect nameLength (m)Habitat typeخط الطولLatitudeProvinceMunicipalityElevation (m asl)
Robledal de Cá༚r2556Pyrenean oak Forest -3.4292 36.9532GranadaCá༚r1736
Robledal de Dílar2553 -3.4779 37.0582GranadaDílar1605
Cortijo del Hornillo3044 -3.3680 37.1246GranadaG࿎jar Sierra1585
Dehesa del Camarate2805 -3.2537 37.1797GranadaLugros1575
Dehesa del Río Dúrcal3292Thorny thickets -3.4825 37.0255GranadaDúrcal2033
Collado de Matas Verdes2237 -3.4470 37.0909GranadaMonachil1918
El Purche1944 -3.4780 37.1311GranadaMonachil1453
Lanteira2515 -3.1725 37.1409GranadaLanteira1794
Collado del Sabinar2745Juniper scrublands -3.4184 37.1199GranadaG࿎jar Sierra2036
Campos de Otero2264 -3.3930 37.1100GranadaG࿎jar Sierra2143
Loma Papeles2539 -3.3401 37.1434GranadaG࿎jar Sierra2113
Dehesa de las Hoyas2436 -3.3173 37.1724GranadaG࿎jar Sierra2074
Laguna Seca2530High-summit ecosystems -2.9615 37.0992GranadaHuéneja2295
Aguas Verdes2431 -3.3589 37.0540GranadaCapileira3149
Hoya Mora2046 -3.3771 37.0896GranadaG࿎jar Sierra2407
Papeles alto2309 -3.3098 37.1357GranadaG࿎jar Sierra2420

Method step description: All data were stored in a normalized database (PostgreSQL) and incorporated into the Information System of Sierra Nevada Global-Change Observatory. Taxonomic and spatial validations were made on this database (see Quality-control description). A custom-made SQL view of the database was performed to gather occurrence data and other variables associated with occurrence data, specifically:

Bird Count: number of individuals recorded by the observer within transect (see Sampling description)

Distance: distance of the contact (bird) from transect line. The distance was estimated by eye.

The occurrence and measurement data were accommodated to fulfil the Darwin Core Standard (Wieczorek et al. 2009, 2012). We used Darwin Core Archive Validator tool (http://tools.gbif.org/dwca-validator/) to check whether the dataset met Darwin Core specifications. The Integrated Publishing Toolkit (IPT v2.0.5) (Robertson et al. 2014) of the Spanish node of the Global Biodiversity Information Facility (GBIF) (http://www.gbif.es/ipt) was used both to upload the Darwin Core Archive and to fill out the metadata.

The Darwin Core elements for the occurrence data included in the dataset were: occurrenceId, modified, language, basisOfRecord, institutionCode, collectionCode, catalogNumber, scientificName, kingdom, phylum, class, order, family, genus, specificEpithet, scientificNameAuthorship, continent, country, countryCode, stateProvince, county, locality, minimumElevationInMeters, maximumElevationInMeters, decimalLongitude, decimalLatitude, coordinateUncertaintyinMeters, geodeticDatum, recordedBy, day, month, year, EventDate.

For the measurement data, the Darwin Core elements included were: occurrenceId, measurementID, measurementType, measurementValue, measurementAccuracy, measurementUnit, measurementDeterminedDate, measurementDeterminedBy, measurementMethod.

Quality control description: The sampling transects were georeferenced using a hand held GPS device (WGS 84 Datum) with an accuracy of କ m. We also used colour digital orthophotographs provided by the Andalusian Cartography Institute and GIS (ArcGIS 9.2 ESRI, Redlands, California, USA) to verify that the geographical coordinates of the transects were correct (Chapman and Wieczorek 2006).

For field identification, several field guides were used (De Juana and Varela 2000, Jonsson 2001). The scientific names were checked with database of the IOC World Bird List (v 5.52) (Gill and Donsker 2015). We also used the R package taxize (Chamberlain and Szocs 2013, Chamberlain et al. 2014) to verify the taxonomical classification.

In addition, we performed validation procedures (Chapman 2005a, 2005b) (geopraphic coordinate format, coordinates within country/provincial boundaries, absence of ASCII anomalous characters in the dataset) with DARWIN_TEST (v3.2) software (Ortega-Maqueda and Pando 2008).


The data behind mysterious bird deaths in New Mexico

Last week, the Rocky Mountain states experienced a strong storm that brought with it snow, near hurricane force winds, and unseasonable record-breaking cold temperatures. In Albuquerque on September 8, it was sunny and a record-high 96ºF. The next afternoon, a severe windstorm tore through the region. The Albuquerque airport measured windspeed of over 70 mph, and temperatures plummeted to historic lows. Albuquerque broke a 100-year record low temperature when the mercury dropped to 40ºF. While snowfall was heaviest in the northern Rockies from Montana to Colorado, New Mexico received several inches of heavy, wet snow as far south as the Sandia Mountains east of Albuquerque.

Migratory bird casualties in Velarde, NM on 13 Sep 2020. Image from video posted on Twitter by Austin Fisher.

My colleagues and I spent the morning of Thursday 10 September picking up dead birds in the Sandias. We found several dead إمبيدوناكس flycatchers of three species, a Vesper Sparrow, and a Townsend’s Warbler. Some birds were wet from the overnight snow, but others were completely dry, huddled in the corners of buildings. A Dusky Flycatcher sat dazed in the parking lot.

We first thought little of it: mortality is expected for migratory birds, and we didn’t find more than a handful of carcasses. But social media told a grimmer story that night. We read reports of widespread mortalities across the state: dead swallows along a bike path in Albuquerque, a half-dozen Empidonax flycatchers and swallows in one park in Clovis, and a local news report of 300 carcasses recovered by researchers from New Mexico State University and nearby White Sands Missile Range. It was soon apparent that a significant mortality event had occurred.

But one video on Twitter recorded by local journalist Austin Fisher stood out to me: several dozen swallows dead in an arroyo in Velarde, approximately 40 miles north of Santa Fe. It was only when I reached out to Austin for the purposes of this report that I realized the video wasn’t taken the week before during the cold snap, but rather the previous night, on 13 September. To see it for myself, fellow ornithology grad student, Nick Vinciguerra, and I drove the hour and a half north that night.

When we arrived at midnight, we found a macabre scene. Several hundred Violet-green Swallows were strewn across the bank of the Rio Grande. Dozens of birds had stuffed themselves into the few natural cavities, and many more were dead amongst the vegetation. In total, we found 305 individuals of six species, all of which were insectivores: 258 Violet-green Swallows, 35 Wilson’s Warblers, six Bank Swallows, two Cliff Swallows, one Northern Rough-winged Swallow, a MacGillivray ’ s Warbler, and two Western Wood-Pewees. These proportions are similar to what was reported by researchers at NMSU.

Nick Vinciguerra collecting Violet-green Swallows on the banks of the Rio Grande River at midnight in Velarde, NM.

Several hypotheses are emerging to explain this mass mortality event in New Mexico. Recently, heightened attention has been given to the possibility that historic wildfires across western North America are to blame, and wildfires certainly pose a major disruption to migratory birds. For instance, a wildfire could cause birds to flee an area before they’ve replenished their fat stores. Indeed, anecdotal reports from banding stations suggest that wildfires contribute to unusual migrant influxes into areas that are free from fire. Michael Hilchey, a volunteer bander at the Rio Grande Bird Research Station in Albuquerque, noted a significantly higher volume of migrants over the past two weeks than has been over the last 10–15 years. Smoke is covering nearly all of the lower 48 states, and while we experienced heavy smoke in Albuquerque the night before the storm arrived, fires are not new or unexpected during the height of fall migration. Indeed, wildfires are common and increasing in frequency.

There is, I believe, a much more plausible reason for large numbers of birds to die during migration: lack of food.

The 55–60ºF temperature swing observed in New Mexico combined with hurricane force winds and with wet snow very likely caused hypothermia in some birds, especially juveniles. Furthermore, cold temperatures also affect the food supply for insectivores, as insects (which become dormant or dead) are then covered by snow. Certainly, they are not flying through the air, as swallows and pewees need. Dave Leatherman, a former entomologist for the state of Colorado, noted marked behavioral differences in foraging insectivorous birds during the week’s snowstorm. In addition, a 2007 study by Ian Newton found that unseasonably cold weather can have a negative effect on migrating birds. While cold temperatures and snow cut off the food supply for naïve migrants, resident birds not stressed by migration typically have both fat reserves and local knowledge of where to find shelter.

Notably, and understandably, this type of die-off commonly affects swallows. In several documented cases of swallow mortality events (Newton 2007), a sudden drop in temperatures caused insects to become dormant (and stop flying). In Kazakstan during the fall of 2000, cold and snow killed thousands of Barn Swallows (Berezovikov and Anisimov 2002). Severe cold snaps in 1931 and 1974 killed “hundreds of thousands, possibly millions” of swallows and martins in central Europe (Alexander 1933, Ruge 1974, Bruderer and Muff 1979, Reid 1981, Newton 2007). Specifically, Newton (2007) states, “When short of food in cold weather, swallows and swifts often seek shelter in buildings, huddle together for warmth, and may suffer from hypothermia and starvation. Other migratory insectivores also die in such conditions, but less conspicuously.”

The 305 individuals laid out at the Museum of Southwestern Biology that Nick Vinciguerra and I collected from Velarde, NM on 14 Sep 2020. All individuals will be deposited as specimens in the museum’s Bird Division for future research and education.

Sudden and dramatic unavailability of food caused by a historic and drastic cold snap is, I believe, a more parsimonious explanation than a widespread, smoke induced, mass mortality event. While we do not have data on how fast smoke inhalation would kill birds hundreds of miles away from the fires themselves, what we do have are data from the 258 Violet-green Swallows that Nick and I collected in Velarde this week.

Satellite imagery showing smoke from wildfires in the western U.S. on 9 Sep 2020. Image © NOAA.

If a lack of food contributed to the mortality event, birds would have less fat and no protection against hypothermia. Indeed, of the hundreds of birds we assessed, none had fat stores on their bodies. Furthermore, many birds also showed signs of breast muscle atrophy, which points to starvation and dehydration. The average mass of an adult male Violet-green Swallow is 14.4 g females are slightly lighter at 13.9 g. In addition, I used an open-access museum collections database, Vertnet, to find data on thirty specimens collected July–September, and their average weight was 15 g. We weighed 234 swallows which showed only minor signs of decomposition, and their average mass was dramatically lighter: 9.5 g, or about two-thirds the weight of normal birds. Though we have yet to perform any toxicology analyses or inspect their lungs for signs of smoke inhalation, I think it is safe to say that these birds were starved and succumbed to hypothermia. When USFWS autopsies of other birds are reported in the coming weeks or months, we suspect they will reveal a similar cause of death.

Christopher Witt, Professor at UNM and Director of the Museum of Southwestern Biology, waxed poetical with me this week about how fall 2020 has brought a spectacular array of fall migrants to Albuquerque, noting that it’s been the “Best I’ve seen in years.” As a birder myself, I also benefitted from this better than average migration with my lifer Blackpoll Warbler on the University of New Mexico campus this week. Our influx of migrants may or may not have been due to wildfires, but I have no doubt that they were affected by the extreme cold and high winds in New Mexico. Though the fires and extreme weather events are influenced by human-induced climate change, it is unlikely that the wildfires alone caused the death of thousands of birds in New Mexico.

A comparison of body mass from the birds we salvaged on 14 September 2020 with that of other Violet-green Swallows collected during fall migration across the North America, downloaded from Vertnet, an open access biodiversity database. Both outlier points on the right refer to specimens that had little to no fat stores.


Higher elevation birds sport thicker down 'jackets' to survive the cold

Sahas Barve, a Peter Buck Fellow at the Smithsonian's National Museum of Natural History, led a new study to examine feathers across 249 species of Himalayan songbirds, finding that birds living at higher elevations have more of the fluffy down--the type of feathers humans stuff their jackets with--than birds from lower elevations. Published on Feb. 15 in the journal Ecography, the study also finds that smaller-bodied birds, which lose heat faster than larger birds, tend to have longer feathers in proportion to their body size and thus a thicker layer of insulation. Credit: Suniti Bhushan Datta

Feathers are a sleek, intricate evolutionary innovation that makes flight possible for birds, but in addition to their stiff, aerodynamic feathers used for flight, birds also keep a layer of soft, fluffy down feathers between their bodies and their outermost feathers to regulate body temperature.

Using the Smithsonian's collection of 625,000 bird specimens, Sahas Barve, a Peter Buck Fellow at the Smithsonian's National Museum of Natural History, led a new study to examine feathers across 249 species of Himalayan songbirds, finding that birds living at higher elevations have more of the fluffy down—the type of feathers humans stuff their jackets with—than birds from lower elevations. Published on Feb. 15 in the journal علم البيئة, the study also finds that smaller-bodied birds, which lose heat faster than larger birds, tend to have longer feathers in proportion to their body size and thus a thicker layer of insulation.

Finding such a clear pattern across so many species underscores how important feathers are to a bird's ability to adapt to its environment and suggests that adding down may be a strategy common to all songbirds, or passerines as they are known to researchers. Furthermore, finding that birds from colder environments tend to have more down may one day help researchers predict which birds are most vulnerable to climate change simply by studying their feathers.

"The Himalayas are seeing some of the fastest rates of warming on Earth," Barve said. "At the same time, climate change is driving an increase in the frequency and intensity of extremely cold events like snowstorms. Being able to accurately predict the temperatures a bird can withstand could give us a new tool to predict how certain species might respond to climate change."

Using the Smithsonian's collection of 625,000 bird specimens, Sahas Barve, a Peter Buck Fellow at the Smithsonian's National Museum of Natural History, led a new study to examine feathers across 249 species of Himalayan songbirds, finding that birds living at higher elevations have more of the fluffy down--the type of feathers humans stuff their jackets with--than birds from lower elevations. Published on Feb. 15 in the journal Ecography, the study also finds that smaller-bodied birds, which lose heat faster than larger birds, tend to have longer feathers in proportion to their body size and thus a thicker layer of insulation. Carla Dove, who runs the museum's Feather Identification Lab and contributed to the study, said she was excited to work together with Barve to use the Smithsonian's collections in a new way. "Sahas looked at more than 1,700 specimens. Having them all in one place in downtown Washington, D.C., as opposed to having to go to the Himalayas and study these birds in the wild, obviously makes a big difference. It allowed him to gather the data he needed quickly before the COVID lockdowns swept the globe, and then work on the analysis remotely." Credit: Chip Clark, Smithsonian.

The research was inspired by a tiny bird called a goldcrest during a frigid morning of field work in the Sho-kharkh forest of the Himalayas. Barve found himself wondering how this bird, which weighs about the same as a teaspoon of sugar, was able to flit about the treetops in icy air that was already numbing his fingers. Shoving his hands back into the pockets of his thick down jacket, the question that formed in Barve's mind was "Do Himalayan birds wear down jackets?"

To answer that question, Barve and his co-authors used a microscope to take photos of the chest feathers of 1,715 specimens from the Smithsonian's collections representing 249 species from the cold, high-altitude Himalayan Mountains. Then, Barve and his co-authors used those super-detailed photos to determine exactly how long each feather's downy section was relative to its total length. The team was able to do that by looking at the fluffy downy section of each feather close to its base when compared to the streamlined ends of most birds' feathers.

After meticulously logging the relative lengths of all those downy sections, Barve analyzed the results and found that the smallest birds and the birds from the highest elevations, where temperatures are at their coldest, tended to have the highest proportion of down on their body feathers. The analysis showed that high-elevation birds had up to 25% more down in their feathers, and the smallest bird had feathers that were three times as long as the largest birds, proportionately to their body size.

Past research suggested that birds from colder habitats sported added downy insulation, but Barve said this is the first study to analyze this pattern for such a large number of species in cold environments and across 15,000 feet of elevation.

Barve led a new study to examine feathers across 249 species of Himalayan songbirds, finding that birds living at higher elevations have more of the fluffy down--the type of feathers humans stuff their jackets with--than birds from lower elevations. Published on Feb. 15 in the journal Ecography, the study also finds that smaller-bodied birds, which lose heat faster than larger birds, tend to have longer feathers in proportion to their body size and thus a thicker layer of insulation.The research was inspired by a tiny bird called a goldcrest during a frigid morning of field work in the Sho-kharkh forest of the Himalayas. Barve found himself wondering how this bird, which weighs about the same as a teaspoon of sugar, was able to flit about the treetops in icy air that was already numbing his fingers. Shoving his hands back into the pockets of his thick down jacket, the question that formed in Barve's mind was "Do Himalayan birds wear down jackets?" Credit: Jennifer Renteria

"Seeing this correlation across so many species makes our findings more general and lets us say these results suggest all passerine birds may show this pattern," Barve said. "And we never would have been able to look at so many different species and get at this more general pattern of evolution without the Smithsonian's collections."

Carla Dove, who runs the museum's Feather Identification Lab and contributed to the study, said she was excited to work together with Barve to use the Smithsonian's collections in a new way. "Sahas looked at more than 1,700 specimens. Having them all in one place in downtown Washington, D.C., as opposed to having to go to the Himalayas and study these birds in the wild, obviously makes a big difference. It allowed him to gather the data he needed quickly before the COVID lockdowns swept the globe, and then work on the analysis remotely."

Barve said he is following up this study with experiments looking into just how much insulation birds get from their feathers and then will tie that to the feather's structure and proportion of down. One day, Barve aims to develop a model that will allow scientists to look at the structure of a feather and predict how much insulation it gives the bird—a capability that could help researchers identify species vulnerable to climate change.

Dove said the potential to use these results to eventually understand how some birds might cope with climate change highlights the importance of museum collections. "We have more than 620,000 bird specimens collected over the past 200 years waiting for studies like this. We don't know what our specimens will be used for down the line that's why we have to maintain them and keep enhancing them. These specimens from the past can be used to predict the future."


شاهد الفيديو: شرح مفصل عن كيفية عمل نظام تحديد الموقع العالمي GPS (شهر اكتوبر 2022).