Kuşların ve diğer hayvanların, mevsimsel göçler sırasında uzun mesafeli navigasyon için Dünya’nın manyetik alanına güvendikleri iyi bilinmektedir.
Peki güneş patlamaları ve diğer enerji patlamaları nedeniyle gezegenin manyetik alanında meydana gelen periyodik kesintiler, biyolojik navigasyon sistemlerinin güvenilirliğini nasıl etkiliyor?
Michigan Üniversitesi araştırmacıları ve meslektaşları, jeomanyetik bozulmalar ve hava durumu arasındaki olası bir bağlantıyı test etmek için ABD Doppler hava durumu radar istasyonları ağlarından ve yerel manyetik alanların yoğunluğunu ölçen yer tabanlı manyetometrelerden elde edilen devasa, uzun vadeli veri kümelerini kullandılar.
Şiddetli uzay hava olayları sırasında hem ilkbaharda hem de sonbaharda göçmen kuşların sayısında %9 ila %17 oranında bir azalma olduğunu buldular. Ve bu tür olaylar sırasında göç etmeyi seçen kuşların, özellikle sonbahardaki kapalı hava koşullarında, yön bulma konusunda daha fazla zorluk yaşadıkları görülüyor.
Yeni bulguların 9 Ekim haftasında çevrimiçi olarak yayınlanması planlanıyor. Araştırmacılara göre, gece kuş göç dinamikleri ile jeomanyetik rahatsızlıklar arasında önceden bilinmeyen ilişkiler için korelasyonel kanıtlar sağlıyor.
Çalışmanın başyazarı Eric Gulson, “Bulgularımız, hayvan kararlarının, jeomanyetik bozukluklar gibi biz insanlar olarak algılayamadığımız koşullar da dahil olmak üzere çevresel koşullara nasıl bağlı olduğunu ve bu davranışların popülasyon düzeyindeki hayvan hareketi modellerini etkilediğini vurguluyor” dedi. Castillo, UM Ekoloji ve Evrimsel Biyoloji Bölümü’nde doktora öğrencisi.
Dünyanın manyetik alanı, renkli kutup ışıklarını tetikleyebilen ve bazen uydu iletişimini, insan navigasyon sistemlerini ve elektrik şebekelerini bozabilen güneş patlamalarından düzenli olarak etkilenir.
Ancak bu rahatsızlıkların, göç yönelimi ve yön bulma için Dünya’nın manyetik alanına bağımlı olan hayvanları nasıl etkilediği hakkında çok az şey biliniyor. Onlarca yıldır yapılan önceki deneysel çalışmalar, kuşların, deniz kaplumbağalarının ve diğer organizmaların, yön bulma kararları verirken ve yön bulma haritaları geliştirirken manyetik eğim, yoğunluk ve sapmadaki küçük değişikliklere anahtar rol oynadığına dair güçlü kanıtlar sağlıyor.
Yakın zamanda yapılan bir araştırma, milyonlarca kuş bantlama kaydını inceledi ve jeomanyetik bozuklukların, göçmen kuşların “serseriliği”, yani kuşların göç sırasında kaybolması vakalarının artmasıyla ilişkili olduğunu buldu.
Ancak daha önceki çalışmaların çoğu, coğrafi kapsam, süre ve incelenen türlerin sayısına dar bir şekilde odaklanmıştı. Yeni yayınlanan çalışma ise bunun aksine, nüfus ve manzara düzeyinde yeni bilgiler sağlamak için ABD Büyük Ovaları boyunca kuş göçüne ilişkin 23 yıllık bir veri kümesi kullanıyor.
Araştırmacılar, büyük bir göç koridoru olan ABD Büyük Ovaları’nın merkezi geçiş yolundaki 37 NEXRAD radar istasyonundan toplanan görüntüleri kullandılar. Uçuş yolu ABD’de Teksas’tan Kuzey Dakota’ya kadar 1.600 kilometreden fazla mesafeyi kapsıyor.
Araştırma ekibi, dağlık topoğrafyadan veya okyanus ve Büyük Göller kıyı şeridinden gelen etkileri en aza indirmek için bu nispeten düz bölgeyi seçti. Nihai veri kümeleri sonbahara ait 1,7 milyon ve ilkbahara ait 1,4 milyon radar taramasını içeriyordu.
Bu bölgedeki gece göç eden kuş topluluğu esas olarak ardıç kuşları ve ötleğen kuşları gibi çok çeşitli tüneyen kuşlardan (Passeriformes, türlerin %73’ü) oluşur; çulluk ve yağmurkuşu gibi kıyı kuşları (Charadriiformes, %12); ve ördekler, kazlar ve kuğular gibi su kuşları (Anseriformes, %9).
NEXRAD radar taramaları yüzlerce ila binlerce göçmen kuştan oluşan grupları tespit ediyor. Göç yoğunluğu (her kümedeki kuş sayısı anlamına gelir) tahmin edilebilir ve uçuş yönü ölçülebilir.
Eşzamanlı jeomanyetik ölçümlere, dünya çapındaki jeomanyetik yer istasyonlarından oluşan bir koleksiyon olan superMAG aracılığıyla erişildi. Veriler, hava durumu radar sahalarının yakınındaki manyetometre istasyonlarından toplandı.
Araştırmacılar, her bir radar istasyonundan gelen verileri, arka plandaki manyetik koşullardan maksimum saatlik değişimi temsil eden, özelleştirilmiş, uzaysal-zamansal olarak açık bir jeomanyetik rahatsızlık indeksiyle eşleştirdiler.
UM uzay bilimcisi Daniel Welling ve Arlington’daki eski Texas Üniversitesi öğrencisi Michelle Bui, uzay hava durumu verilerini derledi ve jeomanyetik rahatsızlık indeksini tasarladı. Welling ve Bui yeni çalışmanın ortak yazarlarıdır.
İklim ve Uzay Bilimleri ve Mühendislik Bölümü’nde yardımcı doçent olan Welling, “En büyük zorluk, yıllarca süren yer manyetik alan gözlemlerinden oluşan bu kadar büyük bir veri setini, her radar alanı için bir jeomanyetik bozukluk indeksine ayırmaya çalışmaktı” dedi. UM Mühendislik Koleji’nde. “Veri kalitesinin değerlendirilmesi ve nihai veri ürünümüzün bu çalışmaya uygun olduğundan emin olmak için doğrulanması açısından pek çok ağır iş vardı.”
Veri deposu, manyetik bozuklukların kuş göçü üzerindeki varsayılan etkilerini ölçmek için iki tamamlayıcı istatistiksel modele beslendi. Modeller, havanın bilinen etkilerini, gecenin saati gibi zamansal değişkenleri ve boylam ve enlem gibi coğrafi değişkenleri kontrol etti.
UM Ekoloji ve Evrimsel Biyoloji Bölümü’nde yardımcı doçent ve UM Zooloji Müzesi’nde kuş küratörü olan çalışmanın kıdemli yazarı Ben Winger, “Yüksek jeomanyetik rahatsızlık altında göç yoğunluğunun azaldığına dair geniş destek bulduk” dedi.
“Sonuçlarımız, uzay havasının göç dinamikleri üzerindeki topluluk çapındaki etkilerini göstererek, hayvanların manyetik algılama mekanizmaları üzerine onlarca yıldır süren araştırmalar için ekolojik bağlam sağlıyor.”
Araştırmacılar ayrıca, göçmen kuşların, yan rüzgarlarla savaşmak için büyük çaba harcamak yerine, sonbahardaki jeomanyetik rahatsızlıklar sırasında rüzgarla daha sık sürüklendiğini de buldu.
Sonbahardaki güçlü güneş fırtınaları sırasında bulutlu gökyüzü altında rüzgara karşı “uçma çabası” %25 azaldı; bu da belirsiz göksel işaretler ve manyetik bozulmanın birleşiminin navigasyonu engelleyebileceğini düşündürüyor.
Araştırmayı doktora tezinin bir parçası olarak yürüten Gulson-Castillo, “Sonuçlarımız, güçlü jeomanyetik rahatsızlıklar sırasında daha az kuşun göç ettiğini ve göçmen kuşların, özellikle sonbaharda kapalı hava koşullarında, yön bulma konusunda daha fazla zorluk yaşayabileceğini gösteriyor.” dedi. “Sonuç olarak, uçuş sırasında aktif olarak gezinmek için daha az çaba harcayabilirler ve sonuç olarak rüzgarla daha uyumlu bir şekilde uçabilirler.”
Gulson-Castillo, Winger, Welling ve Bui’ye ek olarak, PNAS makalesinin yazarları Cornell Üniversitesi’nden Benjamin Van Doren, Colorado Eyalet Üniversitesi’nden Kyle Horton, UM İstatistik Bölümü ve Biyoistatistik Bölümü’nden Jing Li, Mark Moldwin’dir. UM’nin İklim ve Uzay Bilimleri ve Mühendisliği Bölümü ve UM İstatistik Bölümü’nden Kerby Shedden.
Winger ve Moldwin, Michigan Üniversitesi’nin MCubed bağışıyla desteklendi. Gulson-Castillo, Ulusal Bilim Vakfı Lisansüstü Araştırma Bursu Bursu ve UM Rackham Merit Bursu tarafından desteklendi. Van Doren, Cornell Başkanlık Doktora Sonrası Bursu tarafından desteklendi. Moldwin ayrıca bir NSF bağışıyla da desteklendi.