Lehtokerttu osaa Suomeen nokkatuntumalla

02.04.2008

Teksti: Eeva Mäkelä

Kerttu suunnistaa taas Kongosta Suomeen pesimään. Lentäjää
opastaa magneettiaisti, jonka tutkijat ovat paikantaneet
oikeaan silmään ja ylänokkaan.

Julkaistu Tiede-lehdessä 4/2008

Tänäkin keväänä miljardit muuttolinnut ovat matkalla pohjoiseen. Apunaan lintupiloteilla on gps, kartta ja kompassi, joiden turvin ne seuraavat maapallon magneettikentän viitoittamaa tietä. Enää muutama viikko, ja tuttu laulu kertoo kesän tulleen.

Yö humahtaa huhtikuisen Kongojoen ylle. Jokivarressa jakarandan oksilla hyppelee iltavirkku lehtokerttu. Sitä valvottaa sisäinen kello, joka tikuttaa lähtöaikaa.

Lähdön edellä lehtokertusta tulee yölintu, kuten useimmista sen viidestä miljardista matkakumppanista, jotka kevään tullen jättävät Afrikan. Edessä on ihana hyönteisiä kuhiseva kesä pohjoisessa. Ravintoa riittää, ja poikasia vaanivat pedot ovat harvassa. Ensin on kuitenkin taitettava tuhansia kilometrejä, paastottava Saharan hiekkamyrskyissä, ylitettävä Välimeri ja ohitettava lumihuippuiset Alpit. Hermostuneesti kerttu sukii Afrikan sydämessä kasvattamiaan uusia pyrstö- ja siipisulkia.

Kerttu tähyilee joen ylle nousevia tähtiä. Suunnistamista varten on paikannettava liikkumaton taivaannapa, joka on suoraan maapallon pyörimisakselin navan yläpuolella ja jonka mukaan lintu säätää kompassinsa. Jos taivas pysyy lähtöä edeltävinä öinä pilvisenä, lähtösuunta on pelkän sisäisen kompassin varassa. Korjaus maantieteellisen ja magneettisen navan suunnan välillä jää tekemättä.

Kompassi kertulla silmässä

Jo 1800-luvun puolivälissä uumoiltiin, että linnuilla on kompassiaisti. Todisteita saatiin kuitenkin vasta 1960-luvulla, kun lintutieteilijä Wolfgang Wiltschko osoitti laboratoriokokein, että linnut valitsevat muuttosuunnan magneettikentän perusteella. Hänen kokeissaan selvisi myös, että linnuilla on inklinaatiokompassi, joka osoittaa pohjoisen sijasta lähimmälle magneettinavalle, olipa se pohjoinen tai eteläinen (ks. maapallokuvaa ja selitystä seuraavalla aukeamalla).

Vuonna 1981 Frankfurtin yliopistossa työskentelevä Wiltschkon tutkimusryhmä havaitsi, etteivät heidän kyyhkynsä kyenneet suunnistamaan pilkkopimeässä. Kompassiaisti vaati selvästi valoa. Seuraavana vuonna teoreettisen biofysiikan tutkija Klaus Schulten osoitti, että magneettikenttä vaikuttaa valoherkkien molekyylien välisiin reaktioihin. Linnun silmässä tällaiset molekyylit muuntaisivat magneettikentän voimaviivat visuaaliseksi ärsykkeeksi. Näkevätkö linnut siis magneettikentän?

Muutto-ohjelma auttaa noviisia

Huhtikuun puolenvälin jälkeen lehtokerttumme on edennyt savannivyöhykkeen pohjoisosiin, mistä se tankattuaan starttaa suoraan Saharan ylitykseen. Savannilla sen paino lähes tuplaantuu parissa viikossa. Se riittää mainiosti runsaan 2 000 kilometrin nälkälentoon, muttei vielä kuormita lentäjää liikaa.

Mikä ohjaa matkan kulkua? Mistä lintu tietää tankata sopivasti oikeaan aikaan? Salaisuus on periytyvä muutto-ohjelma, jonka avulla ensikertalaisetkin löytävät perille, vaikka määränpää on niille täysin tuntematon. Ohjelma paitsi opastaa linnut lähtemään oikeaan suuntaan myös kertoo niille, kuinka pitkään suuntaa pitää seurata. Jos matkan varrella on syytä kääntyä, mutkatkin ovat koodautuneina ohjelmaan. Uuden suunnan ottamisen laukaisee sisäinen kello tai kompassilukema.

Kompassilukema säätelee myös tankkaamista. Kun tutkijoiden hoteisiin kotimaahansa jääneet satakielet "siirrettiin" magneettikenttää manipuloimalla pohjoiseen Afrikkaan, ne alkoivat ahkerasti lihottaa itseään Saharan ylitystä varten.

Karttakin muistissa konkarilla

Kokeneet linnut sen sijaan kykenevät navigoimaan muutto-ohjelmasta riippumatta ja suuntaamaan tuttuun kohteeseen, vaikka ne kesken muuttomatkan siirrettäisiin entuudestaan tuntemattomaan paikkaan. Samassa tilanteessa ensikertalaiset vain jatkavat sisäsyntyisen muutto-ohjelman säätämään suuntaan.

Gps löytyi nokasta

Linnun silmän inklinaatiokompassi kelpaa leveyspiirin määrittämiseen, sillä magneettikentän voimaviivojen kaltevuus eli inklinaatio muuttuu pohjois-eteläsuunnassa. Karttaan kuitenkin tarvitaan kaksi koordinaattia. Miten lintu tunnistaa itä-länsisuunnan eli pituuspiirin?

Sitä paitsi moni muukin eläin pystyy samaan. Eläinten suunnistusta tutkiva Rachel Muheim amerikkalaisesta Virginian teknisestä korkeakoulusta kertoo kokemuksistaan punatäplävesiliskojen parissa:

Myötätuulen selässä Saharan yli

Kun sää ja tuuliolot suosivat, lähtövalmis kerttu pyrähtää lentoon. Saharan yllä se nousee kahden kilometrin matkakorkeuteen ja antaa myötätuulen siivittää. Keväällä se voi näin nauttia yläilmojen raikkaudesta. Toisaalta syksyllä sen täytyy kärvistellä aavikon paahteessa, sillä etelään kuljettavat pasaatituulet puhaltavat matalammalla, alle kilometrin korkeudessa.

Myötätuulen selässä kerttu taittaa jopa 700 kilometriä yössä. Aamunkoitteessa se etsii katveisen levähdyspaikan muttei tarpeen tullen kaihda lentorupeaman pidentämistä puolelle päivin. Viidesosa muuttajista jopa ylittää aavikon 40-60 tunnisssa yhtä lentoa.

Auringonlaskun aikaan lehtokerttu valmistautuu taas lähtöön. Se tarkkaa auringon polarisaatiovyötä, joka kaartaa pohjois-eteläsuunnassa koko taivaankannen poikki (ks. kuvia ja selitystä edellisellä aukeamalla). Polarisaatiovyön suhteen lintu joka ilta tarkastaa kompassinsa, jonka ilmoittama magneettisen navan suunta paikoitellen poikkeaa paljonkin maantieteellisestä pohjoisesta.

Tosin auringonlaskun suuntakin vaihtelee leveysasteen ja vuodenajan mukaan. Rachel Muheim pitää mahdollisena, että linnut toistavat toimenpiteen auringonnousun aikaan ja valitsevat todelliseksi pohjois-eteläsuunnaksi auringonlaskun ja -nousun osoittamien suuntien keskiarvon.

Nopeimmillaan Sahara jää taakse parissa päivässä, mutta voi sen ylittäminen kestää viikonkin. Matkan vaatiman paaston aikana kerttu polttaa osan elimistään ja lihaksistaan energiaksi ja säästää samalla polttoainetta keventämällä itseään.

Toukokuussa halki Euroopan

Saharan ylityksestä selvinnyt lehtokerttumme päättää lepuuttaa siipiään Caprilla. Siellä sen kutistunut elimistö palautuu parissa päivässä, ja energian varastointi seuraavaa etappia varten alkaa.

Runsaan viikon kuluttua Napolinlahti jää taakse. Kerttu seurailee Italian rannikkoa pohjoiseen. Onneksi nyt ei tarvitse pelätä välimerenhaukkoja, jotka syksyllä harventavat muuttajien parvea reippaalla nokalla. Ne ajoittavat pesintänsä pikkulintujen muuttosesonkiin, ja kerttua on usein haukkaperheen ruokalistalla. Haukat ovat kuitenkin vain yksi matkan monista vaaroista. Kokemus on paras suoja.  Ensimmäisen elinvuotensa aikana arviolta 80 prosenttia muuttolinnuista menehtyy, mutta kerran takaisin kotiseudulleen selvinneistä suurin osa palaa aina uudelleen.

Alppien juurella kerttu nostaa lentokorkeutta. Sen tavoitteena ei silti ole ottaa suoraa kurssia vuoriston yli, eikä se korkeimpien huippujen tasolle ylläkään. Sen lento myötäilee solien ja laaksojen kulkua.

Enää viimeinen etappi halki Keski-Euroopan. Toivottavasti ei tarvitse pysähtyä pitämään sadetta tai odottaa vastatuulen lauhtumista.

Ei enää siiveniskuakaan! Juuri ennen kesäkuun alkua kerttumme laskeutuu tuttuun rantapusikkoon. Takana on yli 8 000 kilometriä ja melkein kaksi kuukautta matkantekoa. Pulppuileva lavertelu lehteen ehtineen pensaston suojista kertoo lehtokertun palanneen. Huomaamattoman harmaanruskea laulaja panee parastaan.

"Hyväkuntoinen, kokenut poikamies", se kailottaa lähiympäristöön. On vain pari kuukautta aikaa valloittaa reviiri ja puoliso, rakentaa pesä ja saattaa uusi sukupolvi matkaan kohti Afrikkaa.

Eeva Mäkelä on Saksassa asuva filosofian tohtori, geologi ja vapaa toimittaja.

Lehtokertun matkareitin kuvaus perustuu pääosin Luonnontieteellisen keskusmuseon rengastustoimiston keräämiin havaintoihin. Lehtokertun etappien ajoitus vastaa tutkijoiden ilmoittamia keskimääräisiä ohitusaikoja tai muuton huippua kullakin väliasemalla.

Silmä suuntii etelän ja pohjoisen, nokka idän ja lännen

Silmäkompassillaan lintu aistii maapallon magneettikentän voimaviivojen kaltevuuden eli inklinaation. Siitä näkee sijoituksen pohjois-eteläsuunnassa eli millä leveysasteella ollaan.

Maapallon magneettikentän voimaviivat lähtevät eteläiseltä magneettinavalta ja kaartavat päiväntasaajan yli pohjoiselle navalle. Navoilla viivat sojottavat pystysuoraan ylöspäin. Kohti päiväntasaajaa niiden kaltevuuskulma horisonttiin nähden pienenee, kunnes magneettisella päiväntasaajalla inklinaatio on nolla. Siksi voimaviivojen kaltevuudesta voi päätellä leveyspiirin.

Inklinaatiokompassi näyttää myös, minkä taivaanrannan takana sijaitsee lähin magneettinapa. Voimaviivojen ja horisontin leikkauspiste nimittäin osoittaa aina sinne. Tämä sopii muuttolinnuille, jotka sekä eteläisellä että pohjoisella pallonpuoliskolla suunnistavat keväisin kohti napaa ja syksyisin siitä poispäin.

Nokassaan linnulla on lisäksi kolmiulotteinen magneettikentän aisti. Sen perusteella lintu ilmeisesti osaa sijoittaa itsensä magneettisuuskartalle myös itä-länsisuunnassa.
Toistaiseksi ei kuitenkaan tiedetä, mitä magneettikentän ominaisuutta lintu tässä hyödyntää. Maapallon joillakin alueilla magneettikentän voimakkuudessa kyllä on selviä itä-länsisuuntaisia eroja, mutta esimerkiksi suomalaiskertun muuttoreitillä ne ovat pieniä.

Kompassilukemaa pitää vielä säätää, jotta lintu saisi tarkan pohjois- tai eteläsuunnan. Magneettiset navathan sijaitsevat hieman eri paikassa kuin maapallon pyörimisakselin päät eli maantieteelliset navat.

1. Ennen muuttoon lähtöä lintu säätää kompassinsa taivaannapaa kiertävien tähtien avulla.

2. Muuton aikana lintu turvautuu auringon nousun ja laskun aikaiseen polarisaatiovyöhön.

Kun auringonvalo on sironnut ilmakehän kaasumolekyyleistä, sen säteily värähtelee enää vain yhdessä suunnassa. Ilmiötä kutsutaan tasopolarisaatioksi eli lineaariseksi polarisaatioksi. Taivaan eri puolilla polarisoitumisaste ja polarisaation kulma vaihtelevat. Tämä synnyttää polarisaatiokuvioita, joita ihminen ei näe paljain silmin mutta joita monet eläimet käyttävät suunnistamiseen.

Polarisoivilla aurinkolaseilla hahmotat, mistä on kyse. Kun kääntelet laseja, löydät taivaalta 90 asteen päästä auringosta vyöhykkeen, joka lasien läpi näyttää muuta taivasta tummemmalta. Siinä polarisaatio on voimakkaimmillaan.

Selvimmin polarisaatio näkyy auringon ollessa lähellä taivaanrantaa. Silloin maksimaalisesti polarisoituneen valon vyö lähtee horisontista kohtisuoraan ylöspäin ja kaartaa koko taivaankannen poikki vastakkaiselle taivaanrannalle. Polarisaatiovyön asennosta ja etenkin aamu- ja ilta-asennon erosta voi päätellä maantieteellisen navan suunnan.

Koska lintu osaa säätää kompassiaan, sitä ei häiritse edes magneettinapojen vaellus (ks. Pohjoisnavalla kaksi napaa 2020, Tiede 2/2008, s. 56-58). Magneettikentän täyskäännöskään ei haittaisi, koska inklinaatiokompassissa ei ole pohjoisneulaa vaan "napaneula" (ks. Miten käy, kun magneettinavat kääntyvät?, Tiede 8/2006, s. 30-33).