Lornetką, radarem i w laboratorium współczesne metody badań wędrówek ptaków

Transkrypt

1 Lornetką, radarem i w laboratorium współczesne metody badań wędrówek ptaków Bezpośrednia obserwacja najbardziej podstawowa metoda badania wędrówek ptaków. Fot. Katarzyna Stępniewska 28 Ptaki Polski

2 BADANIA Wszystkie dziedziny nauk przyrodniczych, szczególnie te dotyczące zachowania zwierząt, mają swe początki w zwykłej obserwacji. Człowiek zauważał coś fascynującego i zaczynał się temu przyglądać. Stwierdzał, że wszystkie podobne zwierzęta (osobniki tego samego gatunku) zachowują się tak, a nie inaczej i szukał wytłumaczenia, odpowiedzi na pytanie: dlaczego? Dziś powiedzielibyśmy, że odnotowywał jakieś zachowanie lub zjawisko, a potem tworzył hipotezę to zachowanie/zjawisko tłumaczące. Jeśli spostrzeżenie i hipoteza zostały zapisane zaczynała powstawać nauka, wspólna skarbnica wiedzy danej cywilizacji i następnych cywilizacji po niej następujących. Niekiedy zgromadzoną wiedzę tracono tak jak się to stało w czasie pożaru biblioteki w Aleksandrii. I następne pokolenie uczonych musiało zaczynać od nowa. Jak z tego opisu wynika, o poziomie nauki decydują dwa elementy: metody badawcze, które są dostępne w danym miejscu i w danym czasie, oraz możliwość gromadzenia i rozpowszechniania informacji. Jeśli jakaś znana metoda badawcza pozwala zbadać jakiś element otaczającej nas rzeczywistości, to wcześniej czy później znajdzie się ktoś, kto ten element zbada. Postęp nauki jest więc postępem metod. I właśnie z tej perspektywy chcemy w tym artykule przedstawić badania wędrówek ptaków. Pokazać, skąd przyszliśmy i gdzie jesteśmy. Główne epoki w badaniach wędrówek ptaków i ich metodyka Zaczęliśmy od obserwacji. W wypadku wędrówek ptaków jest to zarazem łatwe i bardzo trudne. Żeby stwierdzić, że ptaki wędrują, wystarczy podnieść głowę wiosną lub jesienią. Ptaki wędrowne często odzywają się w czasie przelotu jak gęsi czy żurawie co dodatkowo zwraca uwagę i ułatwia odkrycie tej wielkiej tajemnicy. Dlatego już Arystoteles, nie dysponujący przecież żadną inną metodą badawczą niż obserwacja, w swoich dziełach naukowych, dających podwaliny pod różne dziedziny zoologii, poświęcił sporo uwagi wędrówkom ptaków. Wyróżnił wędrówkę krótko- i dalekodystansową: (...) jedne migrują do kraju pobliskiego, inne żeby tak powiedzieć z jednego krańca świata na drugi ( ) 1, wysokościową: Spośród ptaków gatunki drobne schodzą w zimie (...) na równiny, by znaleźć na nich ciepło, a w lecie wracają na górzyste wyżyny ( ) i częściową: Istnieje wiele typów obrączek, dostosowanych wielkością do średnicy skoku ptaka. Fot. Katarzyna Stępniewska Także przepiórki odlatują, jednak niektóre z przepiórek (...) pozostają w okolicach słonecznych. Arystoteles podaje też, niestety, mnóstwo błędnych czy wręcz fantastycznych informacji. Na przykład o tym, że jaskółki zimą hibernują ukryte gdzieś w szczelinach skał. Stwierdza, że ptaki przed hibernacją otłuszczają się i tracą pióra. Tak, to prawda, znamy jeden gatunek ptaka, który może hibernować i faktycznie otłuszcza się on przed zapadnięciem w odrętwienie jest to lelkowiec zimowy (Phalaenoptilus nuttallii). Ale nie żyje on w Europie i z pewnością nie był znany Arystotelesowi. Historii z utratą upierzenia nawet nie będziemy komentować. Arystoteles opisuje też, jak żurawie po długiej wędrówce przybywają do Afryki i tam rozpoczynają polowania na Pigmejów. Po Arystotelesie, przez następne z górą dwa tysiąclecia, badacze prześcigali się w fantastycznych hipotezach na temat tego, co ptaki robią zimą i jak wędrują. Niektóre z tych opisów miały jakąś podstawę w faktach. Klaudiusz Elian, rzymski przyrodnik z III w n.e., zauważa, że żurawie łykają kamienie. Faktycznie, wiele gatunków ptaków używa kamieni zamiast zębów do rozcierania pokarmu w żołądku mięśniowym. Ale Elian tłumaczy to zjawisko inaczej. Sądzi, że kamienie służą żurawiom jako balast w czasie ich wędrówki żeby nie porwały ich silniejsze podmuchy wiatru. Inne fragmenty dzieł uczonych starożytnych, średniowiecznych, a nawet epoki oświecenia to już czysta fantastyka. Elian podaje, że żurawie grzebią zmarłe w czasie przelotu starsze ptaki. Olaus Magnus, szwedzki geograf działający w XVI w., opisuje, jak rybacy w Skandynawii wyciągali spod lodu ptaki i ryby w jednej sieci. Jest to jego zdaniem dowód, że jaskółki zimują, hibernując zagrzebane w mule na dnie jezior. Nawet żyjący w XVIII w. Karol Linneusz, jeden z najwybitniejszych przyrodników w historii ludzkości, przychylał się do poglądu, że jaskółki zimują na dnie różnych zbiorników wodnych jak żaby. I tu dochodzimy do drugiej strony medalu. Sama obserwacja pozwala łatwo wykryć zjawisko migracji, ale nie pozwala dowiedzieć się o nim wiele więcej. Ludzie byli zdani na własną fantazję. Dlatego pierwszą epokę w dziejach badań nad wędrówkami ptaków nazwiemy Epoką Baśniową, a główną (i niemalże jedyną) metodą, którą stosowano w tym czasie, jest obserwacja. Trudno w to uwierzyć, ale znaczący postęp w badaniach wędrówek ptaków zaczął się dopiero w roku 1899 wraz z wynalezieniem obrączki ornitologicznej, metalowej blaszki z adresem i niepowtarzalnym numerem, którą zaciska się na nodze ptaka. Na ten pomysł wpadł duński gimnazjalny nauczyciel Hans Christian Cornelius Mortensen. Wymyślenie obrączki ornitologicznej zajęło mu aż 9 lat! Dwa pierwsze szpaki zaobrączkował bowiem w 1890 r. cynowymi obrączkami z napisem Lęgowe w Viborgu 1890 M. Obrączki były za ciężkie i przeszkadzały ptakom. Napis nie zawierał adresu, na który można by odesłać ewen- 1 Wszystkie cytaty z Zoologii Arystotelesa w tłumaczeniu Pawła Siwka za: Arystoteles; Dzieła wszystkie, Tom 3. PWN. Warszawa Ptaki Polski 29

3 Wiadomość powrotna bogatka z litewską obrączką schwytana na stacji obrączkowania w Polsce. Fot. Katarzyna Stępniewska tualne znalezisko, ani niepowtarzalnego numeru, który pozwoliłby uczonemu przypisać informacje o znalezieniu obrączki do konkretnych danych obrączkowania. W 1899 r. obrączki były już zrobione z lekkiego aluminium i zawierały wszystkie potrzebne informacje. Mortensen wiedział, że to jest to! Od razu w pierwszym roku zaobrączkował 160 szpaków. W następnych latach obrączkował też czaple, słonki, myszołowy, bociany, kaczki w sumie 33 gatunki ptaków. W ten sposób rozpoczął drugą epokę w dziejach ornitologii, Epokę Obrączkowania Ptaków. Główną metodą było oczywiście stosowanie indywidualnych znaczników osobniczych. W ciągu zaledwie kilku lat zaczęto masowo obrączkować ptaki w Europie, Ameryce, Afryce, a nawet Australii. Dzięki temu nasza wiedza o wędrówkach ptaków wzrosła skokowo. Właściwie wszystko, co wiemy o tym fenomenie natury, pochodzi z ostatnich 115 lat. Następną epokę zaczął zaledwie po ćwierćwieczu kanadyjski ornitolog William Rowan. Zadał on sobie pytanie: Skąd ptaki wiedzą, że należy rozpocząć wędrówkę?. Sądził, że mogą się kierować długością dnia. Żeby to sprawdzić, wymyślił i przeprowadził pierwszy eksperyment w historii badań nad wędrówkami ptaków. Pracę rozpoczął na junko (Junco hyemalis), potem eksperyment kontynuował na wronach amerykańskich (Corvus brachyrhynchos). Schwytane latem ptaki trzymał w klatkach aż do jesieni, kiedy wykorzystując sztuczne oświetlenie zaczął wydłużać im dzień. Wrony po zaobrączkowaniu wypuścił w listopadzie i wszczął wielką kampanię w prasie i radiu, żeby zabijać każdą napotkaną wronę w Albercie (gdzie pracował). Niektórym wronom malował nawet ogony żółtym lakierem samochodowym (!), żeby były lepiej widoczne dla myśliwych. W trzech artykułach opublikowanych po zakończeniu eksperymentu w latach Rowan tryumfował. Wykazał, że można wywołać wędrówkę wiosenną już jesienią, sztucznie przedłużając ptakom długość dnia. Niezależnie od tego, jak dziś ocenilibyśmy taki eksperyment z etycznego punktu widzenia, faktem jest, że Rowan rozpoczął trzecią epokę w historii badań nad wędrówkami Epokę Eksperymentu. Na przełomie lat 80. i 90. zeszłego stulecia udało się skonstruować wystarczająco lekki nadajnik satelitarny, by móc obciążyć nim ptaka. Pierwsze wartościowe dane naukowe uzyskano, zakładając nadajniki orłom przednim zimującym na pograniczu stanów Oregon i Idaho w zachodnich Stanach Zjednoczonych. W latach badano wielkość ich zimowego areału i trasy powrotne na lęgowiska na Alasce oraz we wschodniej Kanadzie. Kolejne lata przynosiły coraz to nowe, nieraz sensacyjne odkrycia dokonane przy pomocy takich i innych znaczników położenia obiektu zakładanych ptakom. W ten sposób rozpoczęła się najnowsza, trwająca do dziś epoka w dziejach badania wędrówek ptaków Epoka Telemetrii. Każdy z kolejnych przełomów metodycznych dawał badaczom ptasich wędrówek nowe możliwości, co jednak nie powstrzymywało doskonalenia poprzednich metod. Okazało się bowiem, że najciekawsze rezultaty uzyskuje się w badaniach wszechstronnych, gdzie łączy się nowoczesne metody obserwacji migracji z obrączkowaniem, zakładaniem ptakom znaczników położenia i planując różne eksperymenty. Każda metoda pozwala zobaczyć przedmiot badań pod innym kątem i dzięki temu wnioski badacza są pewniejsze, a odpowiedzi pełniejsze. Poniżej prezentujemy krótki przegląd metod obecnie stosowanych przy zgłębianiu fenomenu ptasich wędrówek. Obserwacje Jak już wspomniano, obserwacja to najstarsza z metod badań wędrówek ptaków i najprostsza. Mimo to jest szeroko wykorzystywana po dziś dzień regularne obserwacje w okresie wędrówek pozwalają gromadzić dane charakteryzujące migracje ptaków nad danym obszarem: wielkość strumienia przelotu (czyli liczbę przelatujących osobników), zmienność migracji w obrębie sezonu i między latami, skład gatunkowy, kierunek wędrówki, pułap przelotu oraz wpływ warunków pogodowych. Przedmiotem obserwacji mogą być też ptaki żerujące na miej- 30 Ptaki Polski

4 BADANIA scach odpoczynku bada się czas i intensywność żerowania, interakcje między osobnikami tego samego i różnych gatunków. Najłatwiejszą i równocześnie najbardziej atrakcyjną grupą ptaków z punktu widzenia obserwacji podczas wędrówek są duże ptaki migrujące w dzień gęsi, żurawie i szponiaste. Szczególnie te ostatnie cieszą się wielką popularnością wśród obserwatorów, a takie miejsca jak Hawk Mountain w Stanach Zjednoczonych, Eilat w Izraelu czy Batumi w Gruzji znane są ornitologom na całym świecie. Są to tak zwane wąskie gardła miejsca, w których ukształtowanie terenu powoduje powstanie dużych koncentracji przelatujących ptaków (np. mierzeje, półwyspy, przesmyki czy głębokie doliny rzeczne). Systematyczne obserwacje ptaków prowadzone w takich punktach dostarczają danych nie tylko o parametrach wędrówek, ale również o liczebności populacji wędrownych gatunków, szczególnie w sytuacji, gdy całość lub większa część populacji danego gatunku przelatuje nad danym obszarem jak ma to miejsce np. w przypadku orlika krzykliwego wędrującego nad Izraelem (maksymalnie doliczono się tam 85 tys. tych ptaków przelatujących jednej jesieni). W Polsce regularne obserwacje przelotu prowadzone są na Mierzei Wiślanej przez Stowarzyszenie Obserwatorów Ptaków Wędrownych DRAPOLICZ. No dobrze, a co z ptakami, które są małe, a więc nie jest łatwo je dostrzec, a do tego lecą w nocy, jak czyni np. wiele gatunków wróblowych? Tu też obserwacje są możliwe, ale wymagają użycia innych technik. Wiele gatunków nocnych migrantów odzywa się podczas wędrówki do ich wykrycia można więc użyć mikrofonów, rejestrujących głosy ptaków. Inną metodą jest wykorzystanie detektorów podczerwieni, wykrywających ciepło lecących ptaków. W nocy możliwe są również obserwacje wizualne dość powszechnie używaną (np. w Szwajcarii) metodą jest obserwacja ptaków przelatujących na tle tarczy Księżyca. Na Litwie funkcjonował program liczenia ptaków przelatujących przez snop światła rzucany pionowo w górę przez specjalny reflektor. Choć w ten sposób wykrywa się tylko niewielką część przelotu, można oszacować jego wielkość i kierunek dzięki obserwacjom na tle tarczy Księżyca rosyjscy ornitolodzy byli w stanie określić liczebność i kierunek wędrówki ptaków migrujących nad rozległymi obszarami Azji Centralnej. Najnowocześniejszą metodą obserwacji wędrówek ptaków jest wykorzystanie radarów. Radary są w stanie rejestrować przelatujące osobniki i stada bez względu na pogodę i porę dnia, dostarczają więc Numer kolorowej plastikowej obrączki, którą nosi ta śmieszka, można łatwo odczytać przez lornetkę lub lunetę. Fot. Katarzyna Stępniewska Plastikowe obrączki można zakładać również małym ptakom wróblowym, jak ta bogatka. Fot. Jakub Typiak Ptaki Polski 31

5 bardziej miarodajnych i porównywalnych danych. Przy pomocy sieci radarów meteorologicznych udało się stworzyć ogólny obraz kierunków i intensywności migracji m.in. nad większością obszaru Ameryki Północnej. Radary są też powszechnie wykorzystywane w lotnictwie jako system ostrzegania i zapobiegania kolizjom samolotów ze stadami ptaków. Ich ograniczeniem są duże koszty zakupu oraz zazwyczaj brak możliwości identyfikacji gatunków ptaków (można najwyżej podzielić je na kategorie pod względem wielkości i częstości uderzeń skrzydłami). Znakowanie Dzięki obserwacjom, szczególnie jeśli są one prowadzone jednocześnie w wielu miejscach, możliwe jest poznanie ogólnego obrazu przelotu nad danym obszarem. Nie pozwalają one jednak uzyskać odpowiedzi na pytanie, skąd lub dokąd obserwowane ptaki lecą. Obserwator musiałby za ptakami podążać, co zresztą niekiedy się czyni dzięki samolotom lub motolotniom naukowcy mogą towarzyszyć dużym ptakom (gęsiom, żurawiom, bocianom) w czasie ich wędrówki. Zazwyczaj jednak nie jest to możliwe jedyne, co pozostaje, to wyznakowanie pewnej liczby osobników, a następnie oczekiwanie na informacje o miejscach ich ponownego stwierdzenia. I tu dochodzimy do jednej z najważniejszych współczesnych metod badania wędrówek ptaków obrączkowania. Zasada obrączkowania jest bardzo prosta. Schwytanemu ptakowi zakłada się na nogę (najczęściej na skok) metalową obrączkę, na której umieszczono niepowtarzalny kod literowo-cyfrowy oraz skrócony adres instytucji, która zbiera informacje o obrączkowanych ptakach (tzw. centrala obrączkowania w większości krajów znajduje się przynajmniej jedna). Ponieważ ptaki nie wymieniają się obrączkami, każde ponowne stwierdzenie ptaka z obrączką o danym numerze (tzw. wiadomość powrotna) będzie na pewno dotyczyć dokładnie tego osobnika, który tę obrączkę otrzymał. Po połączeniu danych o miejscu obrączkowania i ponownego stwierdzenia uzyskuje się obraz przemieszczenia danego osobnika. Obrączkowanie zrewolucjonizowało badania nad migracjami ptaków. Dzięki temu, że jest stosunkowo proste i niedrogie, umożliwia wyznakowanie bardzo du- żej liczby osobników, co zwiększa szanse na uzyskanie wiadomości powrotnych. Wymiana informacji między centralami obrączkowania z różnych krajów pozwala na śledzenie przemieszczeń ptaków na skalę międzykontynentalną. Co więcej, dzięki indywidualnemu znakowaniu osobników można uzyskać wiele innych informacji, nie tylko o ich wędrówkach np. dane o długości życia, dotyczące ekologii populacji lęgowych, przywiązania do miejsc zimowania itd. Obrączkowanie ma oczywiście również swoje ograniczenia. Tzw. wykazywalność, czyli stosunek liczby osobników stwierdzonych ponownie do liczby osobników zaobrączkowanych, dla wielu gatunków ptaków wynosi niewielkie ułamki procenta. Oznacza to, że trzeba zaobrączkować nieraz kilka tysięcy ptaków (np. mysikrólików), by uzyskać wiadomość powrotną o chociaż jednym z nich. W przypadku większych gatunków problem ten częściowo rozwiązało wprowadzenie kolorowych obrączek, obroży szyjnych i innych znaczników, które można odczytać z pewnej odległości za pomocą sprzętu optycznego, bez konieczności ponownego chwytania ptaka. Dzięki Podczas obrączkowania można zebrać wiele dodatkowych danych na zdjęciu pomiar długości skrzydła u dzwońca. Fot. Katarzyna Stępniewska 32 Ptaki Polski

6 BADANIA temu wiele osobników gatunków przebywających w pobliżu człowieka (np. łabędzie, mewy) jest po zaobrączkowaniu odczytywanych wielokrotnie. Inną kwestią jest nierównomierne rozmieszczenie wiadomości powrotnych, wynikające z różnego stopnia świadomości ornitologicznej lokalnych społeczeństw. Dla przykładu, mamy dużo więcej wiadomości powrotnych o obrączkowanych na Akcji Bałtyckiej rudzikach (Erithacus rubecula) z Europy Zachodniej, gdzie wiedza o obrączkowaniu ptaków jest dużo większa, niż z Europy Południowo-Wschodniej i Bliskiego Wschodu, choć nasze rudziki wędrują tam w nie mniejszej liczbie. Ogromną zaletą obrączkowania jest to, że wiąże się ono z bezpośrednim kontaktem z ptakami. Dzięki temu możliwe jest zbieranie wielu dodatkowych danych o kondycji ptaków (poziom otłuszczenia, morfologia krwi, stopień zainfekowania pasożytami), ich wymiarach, fizjologii (np. badania poziomu hormonów) itp. Do badania migracji można też wykorzystać pobrany od ptaków materiał genetyczny, na podstawie którego identyfikuje się ich przynależność populacyjną. Duże znaczenie mają badania nad składem izotopowym ptasich tkanek (zwłaszcza piór). Rozmieszczenie izotopów wielu pierwiastków (m.in. wodoru czy węgla) wykazuje zróżnicowanie geograficzne. Ich proporcje w piórze wskazują, gdzie to pióro wyrosło a zatem u ptaków pierzących się przed wędrówką jesienną umożliwia określenie rejonu odbywania lęgów, a u pierzących się przed wędrówką wiosenną identyfikację zimowisk. Znaczniki położenia obiektu Marzeniem wielu pokoleń ornitologów było to, żeby móc dokładnie prześledzić trasy wędrówek obserwowanych przez nich ptaków. Jak wcześniej pisaliśmy, marzenie to ziściło się dopiero w ostatniej dekadzie XX w. Na grzbiet ptaka zakładany jest nadajnik (z reguły zasilany dodatkowo bateriami słonecznymi, co zwiększa jego żywotność), który wysyła sygnał radiowy do satelitów systemu Argos. Te namierzają położenie nadajnika, a sygnał przesyłają do naziemnych stacji odbiorczych. Dzięki temu możliwe jest dokładne ustalenie pozycji geograficznej nadajnika, a tym samym noszącego go ptaka. Ponieważ masa nadajnika nie powinna przekraczać 3 4 % masy ciała osobnika, a cała technologia jest nadal dość droga, stosuje się ją na razie tylko w odniesieniu do dużych ptaków (m.in. gęsi, żurawi, bocianów, szponiastych). Ogrom informacji, które uzyskujemy dzięki radiolokacji, jest jednak oszałamiający. Możliwe stało się dokładne śledzenie przemieszczeń osobników wybranych gatunków ptaków w skali całego globu. Wiadomo, gdzie i jak długo odpoczywają, jak szybko pokonują poszczególne odcinki, na jakiej wysokości lecą, w których miejscach mogą być szczególnie narażone na śmierć, np. z rąk człowieka. Poznano trasy wędrówek albatrosów ponad bezkresnymi przestrzeniami południowych oceanów. Okazało się, że bociany mogą w kolejnych latach zimować w zupełnie innych miejscach w Afryce, podczas gdy orliki rokrocznie przylatują na ten sam krzak rosnący na sawannie i nie opuszczają jego okolicy przez całą zimę. Wreszcie, dzięki nadajnikowi odkryto sekret najbardziej spektakularnej ptasiej migracji przelotu szlamnika (Limosa lapponica) przez Pacyfik z Alaski na Nową Zelandię, w trakcie którego ptak pokonuje odległość 11 tys. kilometrów w ciągu zaledwie ośmiu dni nieprzerwanego lotu! Nadajniki satelitarne są wciąż jeszcze za duże, by móc je zakładać małym ptakom (np. wróblowym), jednak ornitolodzy nie są w ich przypadku zupełnie bezradni. Dysponujemy obecnie różnymi urządzeniami sensorycznymi, które same nie wysyłają sygnału, tylko rejestrują pozycję ptaka lub inne parametry jego wędrówki. Wśród nich są loggery, odczytujące i zapisujące pozycję GPS, oraz geolokatory. Te ostatnie wyposażone są w czujnik, który gromadzi dane o intensywności docierającego do urządzenia światła słonecznego. Na tej podstawie, z danych o długości dnia oraz godziny wschodu i zachodu słońca, można później obliczyć koordynaty geograficzne. Najmniejsze geolokatory ważą mniej niż 0,5 g, mogą więc być zakładane nawet malutkim ptakom. Pewnym mankamentem tych urządzeń jest to, że zapisanych danych nigdzie nie przesyłają aby je odzyskać, trzeba ptaka schwytać ponownie i zdjąć z niego geolokator czy logger. Dlatego też zakłada się je osobnikom lęgowym lub zimującym, wykorzystując fakt przywiązania ptaków do miejsc lęgów i do miejsc zimowania. Brytyjczycy badali w ten sposób wędrówki jerzyków (Apus apus), zaś ornitolodzy z Uniwersytetu Kopenhaskiego gąsiorków (Lanius collurio), piecuszków (Phylloscopus trochilus) i świstunek leśnych (Phylloscopus sibilatrix); geolokatory dla tych ostatnich ważą zaledwie 0,2 g. W Polsce Towarzystwo Przyrodnicze DUBELT zakłada geolokatory podlaskim dubeltom (Gallinago media). Niekiedy informacje uzyskane dzięki tego typu urządzeniom są wręcz sensacyjne okazało się na przykład, że gniazdujące na Szetlandach płatkonogi szydłodziobe (Phalaropus lobatus) zimują aż u wybrzeży Peru! Eksperymenty w badaniach wędrówek Z eksperymentem mamy do czynienia wtedy, kiedy poszukując odpowiedzi na pytanie o mechanizmy obserwowanych zjawisk, modyfikujemy rzeczywistość (tworzymy jakieś sztuczne warunki), oczekując założonej hipotezą reakcji badanego zwierzęcia. Eksperymenty kojarzą nam się ze sterylnymi warunkami laboratorium, w którym poddajemy zwierzęta w tym wypadku ptaki różnym ściśle określonym zabiegom, a potem w sposób możliwy do matematycznego modelowania opisujemy ich reakcję lub stan, w jakim się po eksperymencie znajdują. Klasyczny eksperyment ma także tak zwaną próbę zerową grupę ptaków, którą trzymamy w tych samych laboratoryjnych warunkach, ale nie poddajemy eksperymentowi. Jeżeli eksperyment jest dobrze zaprojektowany, to różnica zachowania lub stanu między zwierzętami poddanymi eksperymentowi i tymi stanowiącymi próbę zerową jest właśnie reakcją na dostarczony w czasie eksperymentu bodziec. Istnieją też eksperymenty wykonywane w naturze, gdzie naturalnie biegnący proces przyrodniczy w jakiś sposób modyfikujemy. Wtedy próbą zerową są pozostałe obserwacje, niezakłócone naszym eksperymentem. Generalnie eksperymenty można podzielić ze względu na problem, którego dotyczą, lub stosowaną technikę. Są też różne zwariowane eksperymenty, które nie poddają się żadnej klasyfikacji. Ze względu na problem, który ma być rozwiązany, eksperymenty w badaniach wędrówek ptaków można podzielić na następujące grupy tematyczne: Sterowanie migracją wielki kompleks problemów, który ma nam wyjaśnić, jak i dlaczego ptaki podejmują wędrówkę i dlaczego akurat w tym, a nie innym momencie. Orientacja i nawigacja w czasie migracji czyli eksperymenty służące odpowiedzi na pytanie, jak ptaki znajdują właściwą drogę w czasie podróży. Aerodynamika i strategia lotu czyli wszystko, co ma wyjaśnić, jakim cudem ptak wielkości piecuszka może przelecieć Saharę i po drodze nie zabraknie mu energii. Wybór i wykorzystanie miejsc odpoczynku nazwa chyba dobrze objaśnia Ptaki Polski 33

7 Badania z użyciem nadajników pozwoliły poznać przemieszczenia krzyżówek zimujących w Trójmieście na zdjęciu kaczor z nadajnikiem. Fot. Katarzyna Stępniewska zakres zainteresowania tych eksperymentatorów. Ze względu na techniki stosowane w eksperymentach możemy wyróżnić m.in.: Eksperymenty w klatkach orientacyjnych (kierunkowych). Ptaki w czasie migracji są pobudzone i czują wewnętrzną potrzebę przemieszczania się w kierunku wędrówki. Jeśli umieścimy je w klatce, to będą dziobały w jej bok w kierunku, w którym chciałyby wędrować. Wystarczy więc zaobserwować, w którym kierunku chcą się z klatki wydostać, żeby mieć gotową odpowiedź, dokąd wędrują. Sprawa oczywiście nie jest tak prosta, ponieważ jest wiele czynników, które mogą wpływać na to, czy ptaki w klatce eksperymentalnej pokażą właściwy kierunek, czy nie. Eksperymenty w klatkach orientacyjnych polegają często na tym, że ptak jest odizolowany od większości informacji, na podstawie których mógłby ustalić, w jakim kierunku ma wędrować, lub podaje mu się mylącą informację (np. pokazuje nieistniejące gwiazdozbiory w planetarium). Eksperymenty z przewożeniem ptaków wzdłuż normalnej trasy wędrówki lub na obszary poza ich zwykłą trasą przemieszczeń. Najczęściej polegają one na przemieszczeniu ptaków w rejon tropików na początku jesiennej migracji chodzi o to, czy i jakie zachowania migracyjne będą wykazywać ptaki, jeśli w okresie rozpoczynania migracji znajdą się u jej celu. Innym wariantem jest przemieszczanie ptaków na obszary nieodwiedzane w czasie normalnej wędrówki, żeby przekonać się, jak poradzą sobie z tą sytuacją i czy potrafią odnaleźć właściwą drogę. Eksperymenty polegające na przetrzymywaniu ptaków w stabilnych warunkach laboratoryjnych lub z regulacją jednego z czynników (temperatura, pokarm, długość dnia itp.). Pytanie najczęściej brzmi: czy do podjęcia wędrówki skłania ptaki genetyczny zegar wewnętrzny, który za pomocą hormonów daje sygnał najpierw do rozpoczęcia przygotowań do wędrówki, a potem do kolejnych etapów samych przemieszczeń? Alternatywnie można postawić hipotezę, że wędrówkowe zachowania ptaków uruchamiają jakieś sygnały ze środowiska: spadająca/rosnąca temperatura, brak pokarmu, skracanie lub wydłużanie dnia. Problem polega na tym, że odpowiedź nie jest zero-jedynkowa i u różnych grup gatunków oba te czynniki zegar wewnętrzny i środowisko odgrywają różną rolę. Innym zastosowaniem eksperymentów z przetrzymywaniem ptaków w laboratorium jest próba obserwacji zachowania ptaków pod wpływem różnych czynników/bodźców. Dla przykładu można zbadać, czy obecność innych osobników tego samego lub innego gatunku (konkurenta lub drapieżnika) przyśpieszy otłuszczanie się przed wędrówką, czy je spowolni albo jak wpłynie na poziom różnych hormonów. Eksperymenty w wolierach. Tę metodę stosujemy, kiedy chcemy dokładnie zaobserwować jakiś proces, który w przyrodzie przebiega zbyt długo lub wymaga dokonania zbyt wielu pomiarów, żeby można było oprzeć się na obserwacjach prowadzonych w naturalnym środowisku. Dobrym przykładem jest tu proces otłuszczania się przed rozpoczęciem wędrówki lub też na miejscach odpoczynku w czasie jej trwania; innym obserwacja reakcji ptaków na obecność innych gatunków. Generalnie ten rodzaj eksperymentów jest bardzo podobny do tych z przetrzymywaniem ptaków w laboratorium, z tym że w laboratorium najczęściej chcemy odciąć ptaka od niekontrolowanych bodźców, a w wolierach stworzyć mu warunki możliwie przypominające te naturalne. Eksperymenty w tunelach aerodynamicznych. Dzięki badaniom w tunelach aerodynamicznych możemy dokładnie opisać zjawisko lotu i zbadać, jakie przystosowania morfologiczne i behawioralne (np. lot w kluczu) umożliwiają ptakom oszczędzanie energii. Eksperymenty z krzyżówkami międzypopulacyjnymi. Służą badaniom dziedziczenia skłonności i różnych parametrów migracji. Do krzyżówek używa się ptaków z populacji o różnych kierunkach i zasięgu migracji, a także z populacji osiadłych. Eksperymenty odbywają się w wolierach lub w laboratoriach, ale wyróżniliśmy je jako osobną grupę ze względu na wyraźną specyfikę. W czasie wszystkich wymienionych rodzajów eksperymentów ptaki mogą być poddawane różnym rodzajom pomiarów i badań dodatkowych: pomiarom biometrycznym, pomiarom poziomu hormonów czy badaniom genetycznym. I na koniec tego przeglądu przykład eksperymentu, który powyżej zaliczyliśmy do kategorii szalonych, nie poddających się łatwej klasyfikacji. W Stanach Zjednoczonych zbudowano w środku lasu akustyczną autostradę. Nie było tam samochodów ani asfaltu, ale szereg głośników, które emitowały odgłosy autostrady. Chodziło o to, żeby się przekonać, czy odgłosy autostrady będą przywabiać, czy może odstraszać wędrujące ptaki oraz jak hałas wytwarzany przez autostradę wpływa na zachowanie odpoczywających w jej pobliżu migrantów. Akcja Bałtycka nowoczesne obrączkowanie ptaków Dobrych przykładów kompleksowego stosowania różnych metod naukowych podczas badań wędrówek ptaków dostarcza Program Badawczy Akcja Bałtycka. Rozpoczął się on 55 lat temu na mierzei jeziora Ptasi Raj w delcie Wisły, nieopodal Gdańska. 34 Ptaki Polski

8 BADANIA Świstunka leśna z geolokatorem na grzbiecie dzięki niewielkim rozmiarom urządzenie nie stanowi dodatkowego obciążenia dla ptaka. Fot. Katarzyna Stępniewska Już w następnym, 1961 r., obrączkowanie prowadzone w ramach programu rozszerzono, ustawiając sieci w kilku miejscach wzdłuż polskiego wybrzeża Bałtyku. Ta dość oczywista idea, żeby wędrówki ptaków badać w różnych miejscach na trasie przemieszczeń, nie była w tamtych czasach powszechnie przyjmowana. Akcja Bałtycka jest najdłużej działającą siecią stacji obrączkowania ptaków na świecie. Idea działania w sieci i ujednolicania metod tak, żeby wyniki z poszczególnych stacji były bezpośrednio porównywalne, towarzyszyła Akcji Bałtyckiej przez całe półwiecze. Profesor Przemysław Busse, twórca i ówczesny szef Akcji Bałtyckiej, starał się wciągnąć do współpracy stacje obrączkowania ptaków z krajów komunistycznych Niemiec Wschodnich i Łotwy. Później, w 1996 r., już w wolnej Polsce, zorganizował wielką międzynarodową sieć stacji badającą wschodni szlak wędrówkowy ten wiodący przez Bałkany i Bliski Wschód aż na południe Czarnego Lądu. Sieć nazywa się South-East European Bird Migration Network (SEEN) i obecnie zrzesza kilkadziesiąt stacji z ponad 20 krajów regionu. Szczególnie bliskie kontakty Akcja Bałtycka utrzymuje z ruchem obrączkarskim w Republice Południowej Afryki. W ten sposób spinany jest w jednym programie początek i koniec najdalszej wędrówki europejskich ptaków. Idea zbierania danych w sieci jest też realizowana w kraju obecnie z inicjatywy Akcji Bałtyckiej zawiązuje się Krajowa Sieć Stacji Obrączkowania Ptaków (KSSOP). Oprócz obrączkowania na Akcji od samego początku stosowano równolegle inne metody badań wędrówek ptaków. Przez szereg lat standardem metodycznym na akcyjnych stacjach były regularne obserwacje przelotu. Kolejnym elementem programu Akcji Bałtyckiej jest zbieranie pomiarów ptaków nieprzerwanie tymi samymi metodami od 1963 r. (kiedy kanon pomiarów podstawowych został ostatecznie ustalony). Standardowo na Akcji pobiera się 11 pomiarów, ale u wybranych ptaków mierzy się nawet 21 wielkości. Dzięki tej żmudnej systematyczności mamy największą bazę pomiarów kręgowców na świecie (ponad 10 mln. pomiarów!) i jesteśmy jedyną instytucją, która może śledzić, jak w ostatnim półwieczu zmieniała się budowa ptaków. W ten sposób łapiemy ewolucję na gorącym uczynku. Innym metodycznym powodem do dumy Akcji Bałtyckiej są eksperymenty w klatkach orientacyjnych. Twórca i wieloletni szef Akcji, prof. Busse opracował model klatki łatwej w eksploatacji w warunkach terenowych. Została ona rozpropagowana w sieci SEEN i dzięki temu dysponujemy największą na świecie bazą wyników eksperymentów w klatkach orientacyjnych testów przeprowadzonych na 49 stacjach w 15 krajach. Obecnie Akcja Bałtycka mocno wkracza w świat najnowszych technologii. Od dwóch lat testujemy system akustycznego monitorowania przelotu, w najbliższym sezonie rozpoczynamy na pełną skalę program śledzenia pokrzewek za pomocą geolokatorów, zaś genetyczna identyfikacja płci u gatunków pozbawionych dymorfizmu płciowego jest stosowana coraz częściej. Myślimy o zespolonym systemie automatycznego śledzenia przelotu złożonym z radaru, kamery wysokiej rozdzielczości, kamery na podczerwień i czułych mikrofonów kierunkowych. Pytanie brzmi: co dalej? Czy niedługo wydrzemy ptakom wszystkie ich tajemnice? Autorzy tego artykułu wierzą, że nie, że jeszcze przez długie lata ptaki będą nas zaskakiwać. Tekst: Dr inż. Jarosław K. Nowakowski, mgr Krzysztof Stępniewski Stacja Badania Wędrówek Ptaków, Uniwersytet Gdański Fundacja Akcja Bałtycka Dzierzba białoczelna w klatce orientacyjnej Bussego rozkład liczby dziobnięć w sektorach klatki odzwierciedla kierunek wybierany przez ptaka. Fot. Katarzyna Stępniewska Ptaki Polski 35