Wie „sehen“ Zugvögel das Magnetfeld der Erde mit ihren Augen?

Als die Erde entstand, war sie noch eine geschmolzene Kugel mit extrem hoher Temperatur und verschiedene Elemente füllten die gesamte Kugel. Im Laufe der Zeit kühlte die Kugel allmählich ab und schwerere Elemente wie Eisen und Nickel sanken langsam zum Erdmittelpunkt und bildeten den heutigen Kern.

Aufgrund der extrem hohen Temperatur des Erdkerns werden alle Metalle hier flüssig. Wenn sich diese flüssigen Metalle bewegen, unterscheiden sich die Geschwindigkeiten der positiven und negativen Ladungen in ihren Körpern, wodurch elektrischer Strom und dann das Magnetfeld der Erde erzeugt wird.

Durch das Magnetfeld der Erde sind wir vor dem „Liebesstoß“ des Sonnenwindes geschützt. Gleichzeitig beeinflusst das Erdmagnetfeld auch alle Arten von Lebewesen auf der Erde. Die wichtigste davon sind die Navigationsinformationen, die das Magnetfeld liefert.

Schon in der Zeit der Streitenden Reiche gab es in meinem Land ein Instrument namens Sinan, das das Magnetfeld der Erde zur Navigation nutzte.

Und was andere Lebewesen betrifft, insbesondere Zugvögel, so haben Wissenschaftler schon vor langer Zeit herausgefunden, dass auch sie Magnetfelder zur Navigation während der Migration nutzen.

Doch es stellen sich neue Fragen: Wie spüren diese Vögel das Magnetfeld der Erde, um die richtige Flugrichtung beizubehalten?

Sie sollten wissen, dass die magnetische Feldstärke auf der Erdoberfläche etwa 0,1 bis 1 Milligauss beträgt, was sehr schwach ist.

Im Zuge der fortschreitenden Forschung haben Wissenschaftler die Geheimnisse der Vögel „ausgegraben“ und auch eine wichtige Rolle der Vögel bei der Wahrnehmung magnetischer Felder entdeckt. Es handelt sich um Cryptochrom, auch als Cry-Protein bekannt, eine Art Flavinprotein, das empfindlich auf blaues Licht reagiert.

Das Bild zeigt das Cry1-Protein

Im Jahr 1880 stellte Darwin fest, dass blaues Licht eine stark hemmende Wirkung auf das Pflanzenwachstum hat. Doch in den darauffolgenden hundert Jahren gelang es den Wissenschaftlern nicht, die Substanz zu finden, die es Pflanzen ermöglicht, blaues Licht wahrzunehmen.

Erst 1980 entdeckten Forscher, dass das HY4-Gen in Arabidopsis thaliana für die Wahrnehmung von blauem Licht durch Pflanzen unerlässlich ist.

Im Jahr 1993 wurde durch die Sequenzierung des Gens entdeckt, dass es sich bei dem in diesem Gen verborgenen Blaulichtrezeptor um das Cry-Protein handelte.

Bald nach der Entdeckung in Pflanzen stellten Wissenschaftler überrascht fest, dass es auch im menschlichen Körper Gene gibt, die Cry-Proteine ​​kodieren. Später wurden in Experimenten an Fruchtfliegen und Mäusen auch bei diesen Tieren Cryptochrom-Gene entdeckt.

Erst damals wurde den Menschen klar, dass es sich beim Cry-Protein um ein in eukaryotischen Organismen weit verbreitetes Lichtrezeptorprotein handelt. Vögel sind natürlich keine Ausnahme.

Bei Tieren konzentrieren sich Cry-Proteine ​​hauptsächlich im Nervengewebe, insbesondere in Geweben, die mit Lichtempfindlichkeit in Zusammenhang stehen. Beispielsweise ist die Netzhaut eines der Gewebe mit der höchsten Aktivität von Cry-Proteinen. Offensichtlich sind Cry-Proteine ​​an allen physiologischen Aktivitäten bei Tieren beteiligt, die durch Licht reguliert werden.

Tatsächlich wurde schon vor langer Zeit entdeckt, dass auch der Vogelzug und die Navigation durch Licht beeinflusst werden.

Da Vögel tagsüber beim Fliegen einen ausgeprägten Orientierungssinn haben, sich nachts jedoch leicht verirren können, lässt sich dieses Phänomen allein mit der Theorie der geomagnetischen Wahrnehmung nicht gut erklären. Einige Leute haben daher vorgeschlagen, dass das Cry-Protein tatsächlich an der Wahrnehmung des Erdmagnetfelds durch die Vögel beteiligt ist.

Wenn die Augen des Vogels Licht ausgesetzt werden, bildet das Cry-Protein ein Paar freier Radikale mit Spin. Nach dem „Pauli-Prinzip“ der Quantenphysik haben Elektronen auf derselben Umlaufbahn immer entgegengesetzte Spinrichtungen.

Wird dieser Zustand durch äußere Einflüsse beeinflusst, wird eines der Elektronen angeregt und „löst sich ab“.

Bei Cry-Proteinen können die beiden Elektronenpaare jedoch nach der Anregung lange Zeit miteinander verschränkt bleiben. Das heißt, egal, wie weit die beiden Parteien voneinander entfernt sind, das Verhalten der einen wirkt sich auf die andere aus. Dies ist das, was Einstein als „spukhafte Fernwirkung“ bezeichnete.

Auf diese Weise beginnt das Erdmagnetfeld seine „Leistung“.

Wenn das Elektronenpaar vom Magnetfeld der Erde beeinflusst wird, ändert sich sein Spinzustand. Da das Cry-Protein jedoch einen „verdrehten“ Zustand über lange Zeit aufrechterhalten kann, entweichen die Elektronen nicht, sondern kehren in die Grundzustandsbahn zurück und werden dann weiterhin durch das Magnetfeld der Erde angeregt, wodurch ihr Spinzustand geändert wird....

Durch diese andauernde Interaktion können Vögel das Magnetfeld der Erde kontinuierlich wahrnehmen.

Darüber hinaus nehmen die CRY-Proteine ​​an verschiedenen Stellen der Netzhaut unterschiedliche Magnetfelder wahr, was zu Unterschieden in der Aktivität der Cry-Proteine ​​in verschiedenen Bereichen der Netzhaut führt und somit die Lichtwahrnehmung beeinflusst.

Dies ist jedoch keine schlechte Sache, da Vögel durch diese unterschiedliche Lichtempfindlichkeit ihre aktuelle Richtung erkennen können. Aus der Perspektive des Vogels umfasst sein Sichtfeld also nicht nur die Szene, die er sieht, sondern auch den Unterschied zwischen Hell und Dunkel, der ihm dabei hilft, die Richtung zu bestimmen.

Es ist keine Übertreibung zu sagen, dass Vögel über ein eigenes Navigationssystem verfügen. Das ist etwas, das für Menschen mit Orientierungsschwierigkeiten wirklich beneidenswert ist.