การดูดาวของสัตว์ และการนำทางด้วยวิธีการทางดาราศาสตร์



ฤดูหนาวของประเทศไทยมาเยือน ช่วงนี้เหล่าชมรมคนดูนกมักมารวมตัวกันเพื่อถ่ายรูปนกบ่อย ๆ เพราะว่าช่วงนี้จะมีนกบินอพยพมาจากทางเหนืออย่างไซบีเรีย จีน มาอย่างหนาแน่นเพื่อเดินทางหนีความหนาวเหน็บแห่งฤดูหนาวไปยังแผ่นดินอันอบอุ่นทางเส้นศูนย์สูตร แล้วเคยสงสัยไหมว่าทำไมเหล่าสัตว์ต่าง ๆ นั้นสามารถเดินทางไปยังพื้นที่ต่าง ๆ ในทุกปีได้อย่างไรโดยที่ไม่หลงทาง ได้อย่างไร

สัตว์แทบทุกชนิดที่มีระบบประสาทที่ซับซ้อนนั้นมีความสามารถในการจดจำเส้นทาง ซึ่งในมนุษย์ก็มี และเราก็ใช้งานมันอยู่ตลอดเวลาอย่างเป็นปกติจนเราไม่รู้ตัวเลยด้วยซ้ำว่าเรากำลังใช้งานมันอยู่ ลองให้คุณเดินกลับบ้านสิ สมองของคุณนั้นมีแผนที่อยู่ในหัวและมันก็สามารถที่จะเลือกเส้นทางได้ว่าเราควรเลือกเดินไปทางไหนถึงจะเดินทางได้เร็วที่สุด ระยะทางสั้นที่สุด และประหยัดพลังงานมากที่สุด

สัตว์ต่าง ๆ ก็มีเหมือนกันและใช้งานมันอย่างเป็นปกติเหมือนกันกับที่มนุษย์ใช้งาน เพียงแต่เราและสัตว์ต่าง ๆ นั้นมีรูปแบบในการช่วยระบุตำแหน่งให้กับสัตว์ต่าง ๆ นั้นแตกต่างกัน บ้างก็ใช้สนามแม่เหล็กของโลกในการช่วยระบุตำแหน่ง บ้างก็ใช้กลิ่นในการช่วยนำทาง บ้างก็ใช้ดวงอาทิตย์นำทาง หรือบางครั้งเหล่าสัตว์ก็ใช้ดวงดาวในยามค่ำคืนในการช่วยนำทางให้

สัตว์กับมนุษย์มองดาวแตกต่างกันอย่างไร

ตาของมนุษย์นั้นสามารถรับแสงได้อย่างเป็นปกติแต่ตาของสัตว์นั้นมิได้เหมือนมนุษย์เลยเสียทีเดียว ตาของสัตว์ไม่ได้มองเห็นดาวเหมือนกับที่เรามองเห็นจริง ๆ ที่เราสังเกตดาวแยกออกเป็นแต่ละดวง ๆ แล้วเปรียบเทียบว่าดาวดวงใด ตำแหน่งไหนบนท้องฟ้าแตกต่างกันอย่างไร แล้วใช้ดาวดวงใดดวงหนึ่งเป็นจุดอ้างอิงเพื่อใช้ในการนำทาง แต่หากเป็นสัตว์ มันรู้ได้อย่างไรว่ามันควรมองดาวดวงไหนเป็นตัวบอกตำแหน่งในการนำทาง

นักวิทยาศาสตร์บอกว่าบางทีเหล่าสัตว์นั้นมีดวงตาที่มีความสามารถในการมองเห็นที่ไม่เหมือนกับเรา สัตว์อย่างเช่นแมลง หรือ นกบางประเภทมีความสามารถในการแยกแยะอัตราการโพลาไรเซชั่นของแสงแต่ละจุดบนท้องฟ้าได้ทำให้สามารถมองเห็นและเปรียบเทียบดาวกับดวงอาทิตย์ได้

ผึ้งน้อยยอดนักคณิตศาสตร์

ผึ้งเป็นสัตว์สปีชีร์แรก ๆ ของโลกที่พยายามใช้ดวงอาทิตย์ในการบอกตำแหน่งของตนเอง รัง และแหล่งอาหาร

ผลการค้นหารูปภาพสำหรับ bee

ผึ้งนั้นมีดวงตาที่แตกต่างจากเราเป็นอย่างมาก ตาเหลี่ยมของผึ้งนั้นแตกต่างจากตาของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอย่างเรา ๆ ดังนั้นมันจึงภาพที่มันมองเห็นจึงแตกต่างจากเราอย่างมาก ว่ากันว่าสิ่งที่ผึ้งสามารถมองเห็นได้ชัดเจนที่สุดในสายตาของผึ้งนั้นคือดวงอาทิตย์ เป็นเพราะในการมองเห็นของเหล่าผึ่งนั้นมันรับได้เพียงแต่แสงที่โพลาไรซ์แล้วเท่านั้น แสงที่ไม่โพลาไรซ์ผึ่งจะมองไม่เห็น อีกอย่างตาของผึ้งนั้นไม่ได้มองเห็นสีสันเหมือนกับตาของเรา แต่กลับมองเห็นแสงในย่าน UV แทน ทำให้ภาพที่มันเห็นดอกไม้แตกต่างกับเราเป็นอย่างมาก

ภาพเปรียบเทียบสีของดอกไม้ที่สายตาของมนุษย์มองเห็นเปรียบเทียบกับผึ้ง โดยภาพซ้ายคือภาพสีของดอกไม้ที่มนุษย์มองเห็น ส่วนภาพขวาเป็นภาพดอกไม้ดอกเดียวกันเพียงเปลี่ยนย่านที่รับแสงให้เป็น UV เหมือนที่ผึ้งมองเห็น

การหาอาหารของผึ้งนั้น ผึ้งงานจะบินออกไปตามหาดอกไม้ที่มีน้ำหวานอยู่ในดอก เมื่อผึ้งเจอดอกไม้ที่มีน้ำหวานตามต้องการแล้วมันจะเก็บน้ำหวานก่อนบินกลับมายังรังพร้อมจดจำตำแหน่งของดอกไม้ดอกนั้นไปบอกแก่พี่น้องของมันในรัง เพียงแต่การจดจำตำแหน่งของดอกไม้นั้น ผึ้งจะอาศัยการเปรียบเทียบจากตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในตำแหน่งท้องฟ้าเวลาขณะนั้นเทียบกับตำแหน่งของรังของมันตามหลักตรีโกณมิติ เพื่อสร้างภาพ 3 มิติ อีกทั้งมันยังสามารถคำนวนและเปรียบเทียบช่วงเวลาที่บอกตำแหน่ง ณ ขณะนั้นกับตำแหน่งในอดีตได้ พร้อมยังคำนวน ละติจูดตำแหน่งของดวงอาทิตย์ในอดีตและอนาคตได้อีกด้วย ซึ่งความสามารถนี้เป็นความสามารถที่วิเศษทำให้เราเชื่อว่าผึ้งน่าจะเป็นสัตว์ประเภทแรก ๆ ที่สามารถรับรู้ได้ว่าโลกนั้นกลมและมีขนาดประมาณเท่าใด

โดยเมื่อทราบตำแหน่งของดอกไม้แล้ว มันจะรีบบินกลับไปยังรังของมันบอกแก่พี่น้องของมันให้ทราบว่าบริเวณไหนมีดอกไม้ที่มีน้ำหวานอยู่โดยอาศัยการเต้นอย่างมีแบบแผน โดยมนุษย์เราแบ่งการเต้นของผึ้งเพื่อบอกตำแหน่งของแหล่งอาหารออกเป็น 2 แบบ นั้นคือ การเต้นแบบวงกลม กับการเต้นแบบเลข 8

ถ้าผึ้งเต้นเป็นวงกลม นั้นเป็นการสื่อสารเพื่อบอกผึ้งงานตัวอื่นที่ห้อมล้อมอยู่บริเวณนั้นว่า มีอาหารอยู่ในบริเวณไม่เกิน 100 เมตรจากรัง แต่หากเต้นเป็นเลข 8 แสดงว่าตำแหน่งของอาหารนั้นอยู่ไกลเกินกว่า 100 เมตรจากรัง โดยยิ่งผึ้งเต้นสั่นแรงมากเท่าใดแสดงว่าบริเวณนั้นมีอาหารอยู่เป็นจำนวนมาก ผึ้งงานรอบข้างจะสนใจเป็นอย่างมาก แต่หากตัวไหนเต้นช้ามักจะไม่ได้รับความสนใจมานัก โดยทุกครั้งที่ผึ้งทำการเต้นนั้น มันจะเต้นในรูปแบบลักษณะที่ตัวเองตั้งขนานกับตำแหน่งของดวงอาทิตย์เสมอ เพื่อใช้ระบุตำแหน่งรังถึงแหล่งอาหาร

นกน้อยนักดูดาว

เราก็พอที่จะทราบกันดีว่านกเป็นสัตว์ที่อพยพกันอย่างเป็นกิจวัตรตลอดทุกปีอยู่แล้ว ซึ่งเราก็คงพอที่จะทราบได้ว่านกนั้นมีเข็มทิศที่สามารถสัมผัสได้ถึงสนามแม่เหล็กของโลกอีกทั้งยังสามารถสังเกตองศาของดวงอาทิตย์ได้อีกด้วย ซึ่งการสังเกตองศาของดวงอาทิตย์เพื่อบอกตำแหน่งของตัวเองในขณะนั้นก็คงจะสามารถบอกตำแหน่งของตนเองได้เฉพาะในเวลากลางวัน แต่เมื่อตกยามกลางคืนแล้วเหล่านกที่ต้องบินอพยพไม่มีดวงอาทิตย์คอยบอกตำแหน่งอีกต่อไปแล้ว สิ่งที่สามารถบอกตำแหน่งเพียงอย่างเดียวนั้นอยู่บนท้องฟ้านั้นคือ ตำแหน่งของดวงดาวนั้นเอง

มนุษย์นั้นเรียนรู้มาเมื่อนานมาแล้วว่าเมื่อตำแหน่งละติจูด (เส้นรุ้ง) นั้นเปลี่ยนแปลงไปตำแหน่งของดวงดาวบนท้องฟ้าจนเปลี่ยนแปลงไปด้วย ดวงดาวจึงเป็นเครื่องมือในการบอกตำแหน่งของเส้นละติจูดได้ดีเส้นหนึ่ง แต่ไม่น่าเชื่อว่านอกจากมนุษย์ที่มีความสามารถในการคำนวนตำแหน่งของตนเองจากดวงดาวแล้ว เหล่านกอพยพยังมีความสามารถที่จะบอกตำแหน่งตัวเองจากดวงดาวได้อีกด้วย

นก Indigo bunting ตัวผู้

นก Indigo bunting Passerina cyanea (Linnaeus, 1766) เป็นนกตระกูล Cardinalidae ซึ่งนกสายพันธุ์นี้อาศัยอยู่ภายในทวีปอเมริกาเหนือในช่วงฤดูร้อนแล้วอพยพหนีหนาวอาศัยในแถบอเมริกากลางในช่วงฤดูหนาว ซึ่งการอพยพของนกเหล่านี้นั้นก็เหมือนนกอพยพธรรมดาทั่วไปที่เราคุ้นชินกันเพียงแต่วิธีในการบอกตำแหน่งของนกประเภทนี้แตกต่างจากนกสายพันธุ์อื่นคือมันอาศัยการดูดาวบนท้องฟ้าในยามค่ำคืนในการบอกตำแหน่งของตัวมันขณะอพยพ

IndigoBuntingRangeMapCropped.png
ภาพแสดงให้ถึงถิ่นที่อยู่อาศัยของนก Indigo Bunting โดยสีเหลืองแสดงถึงถิ่นที่อยู่ในฤดูร้อน สีเขียวคือพื้นที่แวะพักระหว่างอพยพในฤดูใบไม้ผลิ และสีน้ำเงินแสดงถึงพื้นที่ถิ่นที่อยู่ในช่วงฤดูหนาว

ในปี 1967 มีการทดลองเกี่ยวกับการนำทางด้วยดวงดาวของนก Indigo bunting ในช่วงอพยพในฤดูใบไม้ร่วง โดยการทดลองให้นี้ให้นกอยู่ภายในกล่องที่วางกระดาษที่ลื่นในองศาที่นกไม่สามารถที่จะกระโดด ปีน หรือ take off ได้และได้ขึงโปรเจคเตอร์หรือจอภาพฉายภาพท้องฟ้าในยามค่ำคืนของคืนนั้นที่ตำแหน่งที่ทำการทดลองฉายให้นกดู

ซึ่งผลก็เป็นไปตามคาด นกพยายามที่จะเคลื่อนที่ไปตามแผนที่ดวงดาวที่เราฉายให้นกดู และมันก็พยายามเคลื่อนที่ลงไปทางใต้หรือตำแหน่งที่ละติจูดลดลงตามท้องฟ้าที่เราให้นกดู

ภาพซ้ายเป็นภาพวาดตำแหน่งรอยเท้าที่นกเหยียบเพื่อที่จะพยายามบินขึ้น ภาพขวาคือภาพที่กระจัดทิศทางที่นกเคลื่อนที่

ซึ่งเป็นการแสดงให้เห็นว่านกที่มีพฤติกรรมในการอพยพในเวลากลางคืนนั้น นอกจากจะใช้ตำแหน่งของจากสนามแม่เหล็กของโลกในการบอกตำแหน่งของมันแล้วยังใช้ดวงดาวในการบอกตำแหน่งและนำทางได้อีกด้วย

เพื่อให้นกที่ทำการทดลองเมื่อได้ดูลักษณะของดาวบนโปรเจคเตอร์ นกจะพยายามที่จะเคลื่อนที่ไปตามตำแหน่งที่ละติจูดที่ต่ำลงเพื่อไปยังสถานที่เป้าหมาย ซึ่งที่พื้นกล่องนั้นมีถาดน้ำหมึกอยู่ทำให้เราสามารถทราบได้ว่านกพยายามที่จะเคลื่อนที่ไปตามตำแหน่งของละติจูดที่ลดลงจริงหรือไม่

ด้วงปั้นขี้กับทางช้างเผือก

ในยุคอียิปต์โบราณ ชาวอียิปต์นั้นยกย่องและเชิดชูด้วงมูลสัตว์เสมือนหนึ่งดังเทพเจ้าองค์หนึ่งในความพยายามมุ่งมานะในการกลิ้งก้อนขี้อุดมไปด้วยลูก ๆ ของมันไปตามที่ต่าง เพื่อซ่อนจากสัตว์ต่าง ๆ รวมถึงเพื่อนร่วมสปีชีร์ของมันที่จะแย่งก้อนขี้นั้นไป

เนื่องด้วยด้วงพวกนี้กลิ้งขี้กลม ๆ แบบถอยหลัง จึงมีความเสี่ยงที่มันจะกลิ้งอย่างไร้ทิศทางและวนกลับไปที่เดิมและโดนเหล่าเพื่อนร่วมสปีชีร์ที่โหยหาขี้ แย่งชิงก้อนขี้อันล้ำค่าไป มันจึงต้องใช้ตาของมันให้เป็นประโยชน์

เนื่องด้วยตาของมันนั้นกากเกินกว่าที่จะมองเห็นในเวลากลางคืนได้ดีนัก (เพราะแมลงอาศัยการโพลาไรเซชั่นในการมอง) ดังนั้นมันต้องมองสิ่งที่ส่องสว่างในยามค่ำคืน นั้นคือทางช้างเผือก

ด้วงจะกลิ้งขี้ไปพร้อมกับการพยายามมองทางเชือกเผือก โดยมันจะกลิ้งให้อยู่ในแนวเดียวกับทางเชือกเผือกเพื่อป้องกันการเดินหลงหรือกลิ้งกลับไปยังจุดเดิมที่เต็มไปด้วยเพื่อนมัน เมื่อมันเหนื่อยหรือคิดว่ากลิ้งจนพ้นสายตาของเพื่อนมันแล้วจึงทิ้งขี้ไว้ก่อนจะเดินกลับไปเอาก้อนขี้ก้อนอื่นมาปั้นต่อจนกว่าจะตาย

สัตว์หลง คนหลง สัตว์ไม่หลง คนไม่หลง

การที่เราทราบว่าเหล่าสัตว์นั้นมีความสามารถในการระบุตำแหน่งและทิศทางที่มันควรจะไปนั้นเป็นหนึ่งในพฤติกรรมที่มีประโยชน์กับมนุษย์ได้อย่างไรในเมื่อมนุษย์ไม่มีอวัยวะที่สามารถรับสัมผัสอันน่าเหลือเชื่อเหล่านั้นได้

เมื่อเราทราบว่าสัตว์แทบทุกชนิดนั้นมีความสามารถที่ระบุตำแหน่งของต้นเองได้และนำทางด้วยระยะทางที่สั้นที่สุดได้อย่างถูกต้อง เราจึงเลือกที่จะศึกษาสัตว์เหล่านั้นเพื่อนำมาพัฒนากระบวนการในการรักษาอาการเจ็บป่วย เช่น โรคอัลไซเมอร์ที่ผู้ป่วยไม่สามารถหาหนทางกลับบ้านได้เองได้ ยังรวมไปถึงการพัฒนาเทคโนโลยีใหม่ ๆ ให้กับมนุษยชาติ ไม่ว่าจะเป็นการคิดอัลกอริทึมที่สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูง สามารถระบุตำแหน่งและคำนวนทางคณิตศาสตร์ได้รวดเร็วภายในหน่วยประมวลผลที่มีขนาดเล็กและมีน้ำหนักเบาคล้ายสมองของผึ้ง ก็เป็นหนึ่งในไอเดียที่ได้จากการศึกษาผึ้ง

ยังไม่รวมกับการศึกษาพฤติกรรมของผึ้งนั้นยังทำให้เราทราบถึงระบบภาษาที่สัตว์ใช้ในการสื่อสารภายในกลุ่ม ซึ่งความรู้นั้นส่งผลต่อเหล่าผู้ประกอบการกิจการน้ำผึ้งและการเกษตรเป็นอย่างมากเพราะทำให้เราทราบว่าผึ้งนั้นแท้จริงแล้วไม่ได้สนใจเพียงน้ำหวานดอกไม้ชนิดใดชนิดหนึ่งภายในพื้นที่ แต่ผึ้งนั้นชอบเลือกเหล่าดอกไม้ขนาดเล็กริมข้างทางมากกว่าดอกไม้จากพืชเศรษฐกิจของมนุษย์ ซึ่งความรู้นี้ทำให้เหล่าผู้ประกอบการต้องเปลี่ยนรูปแบบการเลี้ยงใหม่หมดจากการเลี้ยงแบบเดิมที่ให้ผึ้งอาศัยอยู่แต่ภายในสวนตลอดทั้งปี ให้พวกมันได้มีชีวิตรอดด้วยการเก็บเหล่าพืชขนาดเล็กให้ผึ้งได้เก็บเกี่ยวเพื่อเป็นอาหารในการดำรงชีวิตและรังต่อไปได้และทำให้เกษตรกรได้ผลผลิตจากน้ำผึ้งสูงเพิ่มมากขึ้นอีกด้วย

แนวคิดเรื่องการระบุตำแหน่งด้วยองศาของดวงอาทิตย์และดวงดาวนั้นก็เป็นอีกแนวคิดหนึ่งที่ได้รับความสนใจเพราะเทคโนโลยีการระบุตำแหน่งโดยลดการพึ่งพาการใช้งานดาวเทียมเพื่อระบุตำแหน่ง ในทางการทหารนั้นถือว่าสำคัญมาก เพราะนอกจากจะช่วยลดการดักฟังข้อมูลแล้วยังช่วยให้ทหารสามารถระบุตำแหน่งในพื้นที่ที่อาจจะไม่มีสัญญาณดาวเทียมเข้าถึงได้ วิธีนี้จึงเป็นวิธีที่ดีมากวิธีหนึ่ง

เหล่าสิ่งมีชีวิตแต่ละสปีชีส์นั้นเปรียบเสมือนหนังสือแต่ละเล่มที่รอคอยวันที่มนุษย์ผู้เขลาจะเปิดอ่านมัน เพราะเรื่องราวของพวกมันได้รับการคัดเลือก คัดสรร มาอย่างยาวนานจนยากเกินกว่าที่มนุษย์ผู้โง่เขลาจะคาดคิดถึง

เรื่องราวของเหล่าสัตว์โลกนั้นยังมีอีกมากมายให้เราคอยวันเวลาที่จะศึกษา เพียงแต่มนุษย์อย่างเราจะเข้าไปทำลายหนังสือและเรื่องราวเหล่านั้นก่อนที่จะได้เริ่มเปิดอ่านได้รึเปล่า

 

อ้างอิง

How do birds navigate – National Geographic

How Birds Navigate When They Migrate – All About Birds

Avian Navigation and Orientation – Gary Ritchison 

รู้จักภาษาผึ้ง – สวทช