動物の太陽コンパス

多くの動物は太陽をコンパスとして使って方向を決めることができます。空の太陽の位置から得られる方向の手がかりと、動物の体内時計から得られる時間の指標が組み合わされます。

一部の動物は、太陽の位置などの天体の手がかりを使って移動できるという証拠があります。太陽は明らかに空を動いているため、この手段による移動には体内時計も必要です。多くの動物は、概日リズムを維持するためにそのような時計に依存しています。^[1]太陽コンパス方位を使用する動物には、魚、鳥、ウミガメ、蝶、ハチ、サンドホッパー、爬虫類、アリなどがあります。^[2]

太陽コンパス方位は、空の太陽の位置を方向ガイドとして使用します。^[2]方位角は、動物の移動を支援するために、太陽コンパス方位とともに使用できます。太陽の方位角は、観測者から見た天体の方向として定義でき、地平線の北または南の点から、天体を通過する垂直円が地平線と交差する点までの角度 距離として表されます。

太陽コンパスの方向は動物の日常のガイドとして使用できますが、ウミガメなど一部の動物は太陽を渡りのガイドとして使用します。カメは太陽の方位補正スケジュールを使用して、毎年特定の繁殖場所を見つけます。^[3]

サンドホッパーは、毎日太陽の光を利用して巣の場所を判断します。この実験では、サンドホッパーのグループに人工光を 6 時間当て、通常の太陽光にさらされたときの動きをモニターしました。サンドホッパーが通常の太陽光にさらされたときの方向は、巣に対して 90 度ずれていました。この研究は、人工光が種と太陽の関係をどのように変え、種の基本的な方向感覚をどのように狂わせるかを示すのに役立ちました^[4]

標高が高い場合、太陽コンパスは動物に情報を提供する際の精度が低下します。糞虫が太陽コンパスと天空コンパスのどちらによって提供される方位によく反応するかを調べる研究が行われました。この研究の結果、糞虫はほとんどの場合、本来の方位（つまり太陽コンパス）を使用し、天空コンパスをほとんど使用しないことが示されました。^[5]

魚の幼生はサンゴ礁に捕食者からの安全を見出します。特定のサンゴ礁は、幼生が以前に訪れたことがあるサンゴ礁です。幼生は特定のサンゴ礁の匂い、音、方向によってその場所を認識できます。魚の幼生はサンゴ礁から漂い、サンゴ礁を移動するために泳ぎます。彼らは太陽コンパスをツールの 1 つとして使用します。魚の幼生はさまざまな手がかりを学習して記憶し、サンゴ礁に戻ることができます。また、学習プロセスは魚の幼生が若いときに起こり、場所を記憶して第二の性質になることができると結論付けられました。これは、魚の幼生がそれぞれのサンゴ礁に戻るのに役立つ便利なツールです。^[6]

砂漠のアリは、特定の目的地までの歩行距離の目安として太陽コンパスを使用します。ハチと同様に、アリは地球の周りを移動および回転する太陽の日々の動きを補正します。アリは、すでに外出している他のアリと通信し、進むべき方向に基づいて方向を決定します。太陽コンパスに加えて、アリなどの昆虫は太陽の方位角位置と呼ばれるツールも使用します。これらは、アリによって決定され、通信時に他のアリに渡される追加の手がかりです。^[7]

サンドホッパー（ Talitrus saltatorなど、サンドフリーとも呼ばれる）は、ビーチに生息する小さなエビのような甲殻類です。ビーチから離されると、簡単に海に戻ることができます。ロックリーが説明した実験では、これは単に坂を下ったり、海の景色や音に向かって移動するだけではないことを示しました。サンドホッパーのグループは、人工照明の下で昼夜サイクルに順応し、そのタイミングは徐々に変更され、自然のサイクルと12時間ずれました。次に、サンドホッパーを自然光の当たるビーチに置きました。サンドホッパーは、正しい方向から海に向かって約180°移動し、ビーチを上りました。この実験は、サンドホッパーが太陽と体内時計を使用して方向を決定し、特定のビーチで海に向かって実際に下る方向を学習したことを示唆しました。^[8]

ロックリーのマンクスミズナギドリ( Puffinus puffinus )の実験では、巣 (スコーコルム) から遠く離れた「晴れた空の下」に放たれた海鳥は、まず自分の位置を確認し、次に「スコーコルムに向かって一直線に飛び立ち」、旅を迅速に進めることがわかった。たとえば、ボストン空港で放たれた鳥の 1 羽は、12 日半後にスコーコルムに到着した。ロックリーの計算によると、鳥が 1 日 12 時間飛行していたとすれば、通常の最高速度である時速 20 マイルで飛行していたはずであり、直線コースから大きく外れたり、目的地をランダムに探したりすることはなかったはずだ。鳥は、海上か陸地のどちらを直進したかに関係なく、このように行動した。しかし、放たれたときに空が曇っていた場合、ミズナギドリは「迷子になったかのように」ぐるぐると飛び回り、ゆっくりと戻ってくるか、まったく戻ってこなかった。そのためロックリーは、鳥にとって「放鳥の瞬間に昼間は太陽が、夜間は星が見える」ことが不可欠であると結論付けた。ロックリーは、鳥が目的地に対する自分の位置をどうやって知っているか理解していると主張したわけではなく、単に鳥がそれを知っているかのように行動しているのを観察しただけだった。^[9]

ある研究で、オオカバマダラは太陽をコンパスとして利用して、カナダからメキシコへの南西方向への秋の渡りを誘導していることが実証された。渡りをするチョウを捕獲し、12時間明るい時間と12時間の暗い時間のサイクルで飼育した。1つのグループの光は毎日午前7時に始まり、もう1つのグループの光は6時間早い午前1時に始まった。オオカバマダラは数日間飼育され、その後、自然光が当たる飛行ケージに放たれた。これにより、オオカバマダラは試験場に留まりながら、行きたい方向に飛ぶことができた。体内時計を自然の秋のサイクル（午前7時にライトが点灯）に設定されたチョウは南西に飛ぼうとしたが、時計を6時間早くずらしたチョウは左に90度方向を変えた。^[2]

鳥が太陽方位の真の変化に合わせて補正機構を非常にうまく調整できることは、事前にプログラムされた学習の各プロセスが、太陽方位/時間/方向関数を生成し、それが真の太陽方位曲線を非常に正確に反映していることを示唆している。これは、鳥が太陽の方向をかなり短い間隔で記録し、この情報を時間に関する情報と一緒に記憶に保存していることを示唆している。ハトの太陽コンパスの方向をテストした研究では、動物は体内時計で太陽の動きを補正する必要があることが示された。太陽の方位は、これを行う上で重要な役割を果たしている。方位によって、鳥は時刻を判別し、最終的には渡りや食料源などの理由でどの方向に進むかを決定することができる。^{[10] [11]}

一部の動物にとって、太陽はナビゲーションのツールとして使用される視覚刺激の一種です。鳥やハチに見られるように、動物は太陽と時刻に対して特定の角度で体を向けます。この外部刺激は脳の一部を活性化します (ナビゲーションに必要であり、生物が太陽に対して自分の向きを調整できるようにします)。つまり、動物が朝、太陽が低いときに巣を出て、既知の方向に向かう予定の場合、動物は太陽が体の位置にある特定の方向に移動します (たとえば、西に移動する場合、ナビゲーション中に太陽が動物の右側にある可能性があります)。この形式のナビゲーションは、刺激を観察してそれに応じて行動するほど単純ではありません。研究によると、動物は影の長さや方向などの他の「トリック」を使用して、時間の変化中に太陽がどこにあるかを判断し、移動すべき方向を計算する可能性があります。例えば、北回帰線の上では、太陽は天頂（最も高い点）で常に南にあるため、短い影は北を指します。^[12]動物は、通常のナビゲーションを実行したり移動したりするために、磁気方位やランドマークなどのいくつかのタイプのナビゲーション技術をレパートリーに取り入れる傾向があります。

動物が太陽を方位磁針として使う場合、体内時計の助けを借りて太陽の見かけの動きを補正する必要があります。動物は太陽の方位を体内時計によって提供される時刻と磁気コンパスによって提供される基準方向と関連付けます。^[10]