La brújula solar en los animales

Muchos animales son capaces de orientarse utilizando el Sol como brújula . Las señales de orientación que proporciona la posición del Sol en el cielo se combinan con una indicación del tiempo que le proporciona su reloj biológico interno .

Hay evidencia de que algunos animales pueden orientarse utilizando señales celestes, como la posición del Sol . Dado que el Sol aparentemente se mueve en el cielo, la navegación por este medio también requiere un reloj interno. Muchos animales dependen de dicho reloj para mantener su ritmo circadiano . ^{[ 1 ]} Los animales que utilizan la orientación mediante la brújula solar son peces , aves, tortugas marinas , mariposas , abejas , anfípodos , reptiles y hormigas . ^{[ 2 ]}

La orientación mediante brújula solar consiste en utilizar la posición del Sol en el cielo como guía direccional. ^{[ 2 ]} El acimut puede utilizarse junto con la orientación mediante brújula solar para ayudar a los animales a orientarse. El acimut solar se define como la dirección de un objeto celeste desde el observador, expresada como la distancia angular desde el punto norte o sur del horizonte hasta el punto donde un círculo vertical que pasa por el objeto interseca el horizonte.

La orientación mediante la brújula solar puede servir como guía diaria para los animales, pero algunos, como las tortugas marinas, utilizan el sol como guía migratoria. Las tortugas utilizan el programa de compensación azimutal del sol para encontrar sus lugares de reproducción específicos cada año. ^{[ 3 ]}

Los anfípodos utilizan el sol a diario para determinar la ubicación de su hogar. En este experimento, un grupo de anfípodos fue expuesto a seis horas de luz artificial y se monitorizaron sus movimientos al exponerse a la luz solar natural. La orientación de los anfípodos al exponerse finalmente a la luz solar natural mostró una desviación de 90 grados con respecto a su hogar. Este estudio ayudó a demostrar cómo la luz artificial puede alterar la relación de la especie con el sol y cómo puede afectar sus capacidades direccionales básicas ^{[ 4 ].}

En altitudes elevadas, la brújula solar disminuye su precisión al proporcionar información a los animales. Se realizó un estudio para determinar si los escarabajos peloteros responden mejor a las orientaciones proporcionadas por la brújula solar o la brújula cenital . Los resultados de este estudio mostraron que los escarabajos peloteros utilizan su orientación original (es decir, la brújula solar) la mayor parte del tiempo y rara vez utilizan la brújula cenital. ^{[ 5 ]}

Las larvas de peces encuentran refugio en los arrecifes de coral, donde se protegen de los depredadores. El arrecife en cuestión es uno que ya han visitado. Pueden reconocer la zona por el olor, el sonido y la dirección. Las larvas se alejan del arrecife y nadan para regresar. Utilizan la brújula solar como una de sus herramientas. Aprenden y recuerdan diferentes señales que les permiten volver a su arrecife. También se concluyó que el aprendizaje ocurre cuando las larvas son jóvenes, y la ubicación se memoriza y se convierte en algo instintivo. Esta es una herramienta útil que ayuda a las larvas a regresar a sus respectivos arrecifes. ^{[ 6 ]}

Las hormigas del desierto utilizan la brújula solar como referencia para calcular la distancia que deben recorrer hasta su destino. Al igual que las abejas, compensan los movimientos diarios del sol a medida que este se desplaza y rota alrededor de la Tierra. Se comunican con otras hormigas que ya han salido y basan su orientación en la dirección que deben seguir. Además de la brújula solar, los insectos como las hormigas también utilizan una herramienta llamada posición azimutal del sol. Estas son señales adicionales que las hormigas determinan y transmiten a otras hormigas durante su comunicación. ^{[ 7 ]}

Los saltamontes de arena (como Talitrus saltator , también llamados pulgas de arena) son pequeños crustáceos parecidos a los camarones que viven en las playas. Cuando se los saca de la playa, encuentran fácilmente el camino de regreso al mar. Un experimento descrito por Lockley demostró que esto no se debía simplemente a que se movieran cuesta abajo o hacia la vista o el sonido del mar. Un grupo de saltamontes de arena fue aclimatado a un ciclo día/noche bajo iluminación artificial, cuyo horario se modificó gradualmente hasta que estuvo desfasado 12 horas con respecto al ciclo natural. Luego, los saltamontes de arena fueron colocados en la playa bajo la luz natural del sol. Se movieron aproximadamente 180° desde la dirección correcta hacia el mar, subiendo por la playa. El experimento sugirió que los saltamontes de arena usan el sol y su reloj interno para determinar su rumbo, y que habían aprendido la dirección real hacia el mar en su playa en particular. ^{[ 8 ]}

Los experimentos de Lockley con pardelas pichonetas ( Puffinus puffinus ) demostraron que, al ser liberadas bajo un cielo despejado, lejos de sus nidos (en Skokholm ), las aves marinas primero se orientaban y luego volaban en línea recta hacia Skokholm, completando el viaje rápidamente. Por ejemplo, una de las aves, liberada en el aeropuerto de Boston, llegó a Skokholm 12 días y medio después. Lockley calculó que, si las aves volaban 12 horas al día, debían haber viajado a 32 kilómetros por hora, su velocidad normal máxima, por lo que no podían haberse desviado significativamente de una línea recta ni haber buscado su destino al azar. Las aves se comportaban así independientemente de si el vuelo directo las llevaba sobre mar o tierra. Pero si el cielo estaba nublado en el momento de la liberación, las pardelas volaban en círculos, como si estuvieran perdidas, y regresaban lentamente o no volvían. Por lo tanto, Lockley concluyó que era esencial para las aves que, en el momento de la liberación, el sol fuera visible de día o las estrellas de noche. Lockley no pretendió comprender cómo las aves sabían su posición con respecto a su destino, sino que simplemente observó que se comportaban como si lo supieran. ^{[ 9 ]}

Un estudio demostró que las mariposas monarca usan el sol como brújula para guiar su migración otoñal hacia el suroeste desde Canadá hasta México . Se capturaron mariposas migratorias y se las mantuvo en ciclos de 12 horas de luz y 12 de oscuridad. La luz de un grupo comenzaba cada día a las 7:00  a. m., mientras que la del otro grupo comenzaba 6 horas antes, a la 1:00  a. m. Las monarcas se mantuvieron en cautiverio durante unos días y luego se liberaron en una jaula de vuelo bajo condiciones de luz natural. Esto les permitió volar en la dirección que deseaban mientras permanecían en el área de prueba. Las mariposas cuyos relojes biológicos estaban ajustados al ciclo natural de otoño (luces encendidas a las 7:00  a. m.) intentaron volar hacia el suroeste, mientras que aquellas cuyos relojes se habían adelantado 6 horas se orientaron 90 grados hacia la izquierda. ^{[ 2 ]}

La capacidad de las aves para ajustar tan bien sus mecanismos de compensación a los cambios reales en el acimut solar sugiere que los procesos respectivos de aprendizaje preprogramado generan una función de acimut/tiempo/dirección solar que refleja con gran precisión la curva real del acimut solar. Esto sugiere que las aves registran la dirección del sol a intervalos relativamente cortos y almacenan esta información junto con la información sobre el tiempo en su memoria. Un estudio realizado para probar la orientación de la brújula solar en palomas demostró que los animales deben compensar el movimiento del sol con sus relojes internos. El acimut solar juega un papel importante en este proceso. El acimut permite a las aves determinar la hora del día y, en última instancia, la dirección a seguir por razones como la migración o la búsqueda de posibles fuentes de alimento. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Para algunos animales, el sol es un estímulo visual que utilizan como herramienta de navegación. Como se observa en aves y abejas, el animal orienta su cuerpo en un ángulo determinado con respecto al sol y la hora del día. Este estímulo externo activa una parte del cerebro (necesaria para la navegación y que permite al organismo ajustar su orientación con respecto al sol). Es decir, si el animal sale de su nido por la mañana, cuando el sol está bajo en el cielo, y planea dirigirse en una dirección conocida, viajará en una dirección determinada con el sol en una posición relativa a su cuerpo (por ejemplo, para viajar al oeste, el sol podría estar a la derecha del animal durante la navegación). Esta forma de navegación no es tan simple como observar un estímulo y actuar en consecuencia. Los estudios han demostrado que los animales pueden usar otros "trucos", como la longitud y la dirección de las sombras, para determinar dónde está el sol durante los cambios de hora y luego calcular la dirección en la que deben viajar. Por ejemplo, sobre el Trópico de Cáncer , el sol siempre estará al sur en su cenit (punto más alto), por lo que las sombras cortas apuntarán al norte. ^{[ 12 ]} Los animales tienden a incorporar varios tipos de técnicas de navegación, como la orientación magnética y los puntos de referencia, a su repertorio para realizar una navegación normal o para migrar.

Cuando los animales utilizan el sol para orientarse, deben compensar el movimiento aparente del sol con la ayuda de su reloj interno . Los animales asocian el acimut del sol con la hora del día proporcionada por su reloj interno y una dirección de referencia proporcionada por su brújula magnética. ^{[ 10 ]}