Wednesday, 12 June 2013

Magneettinen kettu




Tiede-lehdessä 6/2013 oli mielenkiintoinen artikkeli eläinten aistimasta magneettisuudesta. Osa jutussa olleista asioista on selvitetty fysiologisesti, osa on vielä lähinnä tilastolliseen aiheistoon perustuvia hypoteeseja. Kuten ketun Maan magneettikentän hyödyntäminen myyriä ja hiiriä lumen alta pyydystäessään.

Lehden artikkelin selitys meni minulta jotenkin ohi ymmärryksen, joten päätin tutkia asiaa vähän tarkemmin. Tässä voi jälleen huudahtaa, että siunattu internet!

"Ketun päässä uskotaan olevan paikannusjärjestelmä, joka ottaa huomioon magneettikentän voimaviivojen taipumisen alaspäin magneettinapoja kohti" on niin epämääräistä tekstiä, että kirjoittaja itsekään tuskin on perillä siitä, mitä se konkreettisesti tarkoittaa. Kettu lultavasti ei ole perillä maan magneettikentän yleisestä muodosta ja tuskin osaa ottaa sitä huomioon myyrää jahdatessaan. Sen sijaan kettu voi hyvinkin  aistia magneettikentän voimakkuuden. Aistivan elimen oletetaan olevan ketun silmissä.

Maan magneettikentällä on vaakasuora suunta, joka on enempi vähempi kohti pohjoisnapaa ja pystysuora suunta eli inklinaatio. Suomessa inklinaatio huitelee siinä 70 asteen paikkeilla, joten magneettikentän pystysuora komponentti on varsin jyrkästi maan pintaa vastaan.

Oletetaan, että kettu pystyy kahdella tarkalla korvallaan päätään kääntelemällä aistimaan hyvin tarkasti, mistä suunnasta lumen alla maan vieressä kortta rouskuttavasta myyrästä lähtevä ääni tulee. Kun kettu on tehnyt jo useita sukelluksia lumeen, niin se varsin tietoinen myös lumen syvyydestä. Ketulla on siis tiedossa lumen syvyys a, pään korkeus lumesta  b ja äänen suunnan ja vaakasuoran välinen kulma alfa. Näillä tiedoilla voidaan laskea helposti trigonometrisesti ketun ja myyrän vaakasuora etäisyys x.



Kettu tuskin on opiskellut Eukleideen alkeita, mutta pointti onkin siinä, että ketulla on kaikki tarvittava informaatio päätellä harjaantuneilla aisteillaan myyrän sijainti. Mihin enää tarvitaan Maan magneettikentän suunnan antamaa lisäinformaatiota?

Jos siis kettu pystyy aistimaan magneettikentän voimakkuuden, niin se pystyy (ainakin periaatteessa) selvittämään kulman beeta, eli myyrän suunnan ja magneettikentän suunnan välisen kulman.  Magneettikentän aistittu suunta on se, jossa sekä vaakasuora että pystysuora komponetti ovat voimakkaimmat. Tämän kulman kullakin vakioarvolla kettu on vakioetäisyydellä myyrästä. Vakioimalla hypyn pituuden kettu varmaan lisää onnistumisen mahdollisuuksia. Jokainen turha hyppy kuluttaa energiaa, josta on talvella pulaa. Pieni myyrä ei paljoa lihota, joten hyödyttömät hypyt kannattaa minimoida.

Kuten jo totesin, niin matemaattisesti ajatellen kulma beeta on tarpeetonta tietoa myyrän paikantamisessa. Voisi kuitenkin olettaa, että kahden riippumattoman aistin, kuulon ja magneettiaistin yhteispeli antaa ketulle nopeammin varmuuden oikeasta hyppypaikasta ja vakiomittainen hyppy on aina helpompi tehdä kuin varioida hypyn pituutta. Myyrän metsästyksessä nopeus ja onnistuminen ensi kerralla on kaikki kaikessa.

Artikkeleista käy hyvin ilmi, että tämä teoria on vielä hypoteesin asteella. Minusta se on kuitenkin ihan järkeenkäyvä ja tilastot tukevat sitä.

 Jos jotakuta kiinnostaa enemmän, niin esim täällä lisää aiheesta.

Päivitys 15.6.2013 kommenttiin liittyen.

 

10 comments:

  1. Artikkeli muistuttaa vähän TV-ohjelma Putouksesta tuttua sketsiä, missä tarina kerrotaan moneen kertaan ja katsotaan, mikä on se viimeinen versio. Alkuperäinen tarinahan on täällä.

    http://rsbl.royalsocietypublishing.org/content/7/3/355.full.pdf+html

    Siitä käy ilmi (toisin kuin Tiede-lehdessä kerrotaan), että

    1. Ketut suosivat aina hyppysuuntaa koillinen riippumatta siitä, oliko myyrä piilossa lumen tai korkean ruohikon alla vai näkyvissä.

    2. Tiede-lehden artikkelissa mainitaan kaksi prosenttilukua. 78% ja 18%. Ensimmäistä ei löydy lähteestä mistään ja toinen on väärin siteerattu. Tiedelehden mukaan ketun onnistuminen oli 18%, jos se hyppäsi (korkeassa heinässä tai lumessa) muuhun suuntaan kuin koilliseen. Originaalin lähteen mukaan onnistuminen oli 18%, jos hyppy tehtiin muuhun suuntaan kuin koilliseen tai etelään.

    Täytyy todeta, että lähteenkin tilastollinen analyysi on jäänyt kesken. Siinä kerrotaan, että eniten onnistumisia eli 74% tuli koilliseen hypättäessä. Varsin ilmeistä, kun suurin osa hypyistäkin tehtiin tähän suuntaan. Sen sijaan mistään ei löydy sitä oleellista tietoa, kuinka iso osa kuhunkin suuntaan tehdyistä hypyistä oli tuloksekas. Samoin kunnollinen vertailu syvän ja matalan peitteen aikana tehtyjen hyppyjen välillä puuttuu.

    Muuten Tiede-lehden juttu oli ansiokas ja mielenkiintoinen.

    Matti Äyräs
    Berlin

    ReplyDelete
  2. Äänen tulokulma on halutussa suhteessa magneettikentän voimaviivojen kulmaan???

    Tiede-lehdessä luulisi osattavan myös matemaatiikan ja fysiikan kieltä. Kulma on kahden suunnan välinen erotus. Siis vaikka myyrän äänen suunnan ja magneettikentän kenttäviivojen suunnan välinen kulma on tietyn suuruinen.

    ReplyDelete
  3. Miten sattuikaan, että videossa varjosta päätellen kettu hyppää etelään päin ja onnistuu. Poikkeus vahvistaa säännön, tai sitten tämän amerikkalainen kettu ei ollut tietoinen eurooppalaisten serkkujensa taktiikasta.

    ReplyDelete
  4. Poikkitieteilijän selitys ei säilytä ilmiötä. Kettu hyppää *koilliseen*, magneettikentän vaakasuunta on pohjoiseen. Deklinaatio tsekkiläisissä pusikoissa on 3 asteen luokkaa. Jos systeemi olisi edellä olevan hypoteesin mukainen, kait kettu sitten loikkaisi magneettikentän suuntaan.

    ReplyDelete
  5. Täytyy myöntää, että tässä on tutkijalla aika lailla tekemistä, ennen kuin tästä hypoteesista on tullut yleisesti hyväksytty teoria. Oletin deklinaation olevan suuremman. Netistähän tuonkin olisi helposti tarkistanut. Kyllä minusta tässä ainoa käsiin jäävä fakta on se, että havaintojen tilastollinen suuntajakauma on hämmästyttävän epätasainen. Muitakin hypoteeseja odotellaan. Voisiko suunta liittyä jotenkin saaliseläimen käyttäytymiseen?

    ReplyDelete
  6. Haukikin hyökkää useimmiten pohjoiseen.... Syy on niin yksinkertainen, että se haluaa valon olevan selän takana, isku vastavaloon ei ole niin kivaa, kun silmäripsetkin puuttuvat. Tosin tuossa jutussa sanottiin, ettei valaistuksella ollut merkitystä.

    ReplyDelete
  7. Kun olen eläkkeellä oleva poikkitieteilijä, niin minulla on varaa taloudellisesti ja henkisesti käyttää aikaani tällaisen "kuudennen luokan kysymyksen" ruotimiseen. Korostettakoon nyt vielä sitä, että tällä en pyri mitenkään hyökkäämään Tiede-lehteä enkä artikkelin kirjoittajaa Jani Kaaroa vastaan. Pikemminkin näen tämän positiivisena näyttönä siitä, että lehden artikkelin aiheenvalinta on herättänyt jossakin lukijassa (minussa) halun katsoa lehdessä olleiden faktojen taaksekin. Se lienee tällaisten tietoa jakavien lehtien yksi tavoitteista.

    Tässähän on kaksi tasoa. Ensimmäinen on tsekkiläinen tutkimus ja siitä netissä saatavilla oleva raportti. Raportti ei oikein vakuuttanut minua, mikä saattoi johtua myös siitä, että tutkimuksen datasta oli siinä niin pieni osa näkyvissä. Esimerkiksi nimimerkki Sakarin hypoteesi vastavaloon hyppäämisestä olisi minusta paljon uskottavampi selitys kuin magneettikentän huomioiminen. Kuten videosta käy hyvin ilmi, niin vastavaloon ketun varjo ei näy saaliille. Sama pätee tietysti tuulen suhteen. Eläimet saalistavat aika ymmärrettävästi mieluummin vasta- kuin myötätuuleen. Miten nämä hylätyt hypoteesit on eliminoitu tutkimuksessa, se kuitataan hyvin epämääräisesti.

    Toinen taso on Tiede-lehden juttu em. tutkimuksesta. Kun alkuperäisessä artikkelissa tutkijat ehdottavat (suggest) magnetismia selitykseksi kettujen havaittuun käyttäytymiseen, niin Tiede-lehden artikkelissa he jo uskovat näin olevan. Hypoteesi on matkalla muuttunut jo teoriaksi. Jutun kuvateksti tekee vielä yhden harppauksen eteenpäin. Siinä sanotaan ilman varauksia: "Kun saalis koettaa piiloutua aluskasvillisuuteen tai lumeen, kettu iskee kuulon ja magneettiaistin turvin."

    Lukijan päähän jää väistämättä jutun luettuaan, että kettu saalistaminen Maan magneettikenttää hyväksikäyttäen on tieteellisin keinoin selvitettyä faktaa, ei vasta alkuvaiheissa oleva hypoteesi. Ellei lukija satu olemaan tällainen kaikkeen tietoon skeptisesti suhtautuva poikkitieteilijä.

    ReplyDelete
  8. Ymmärsin, että poikkitieteilijä puuhailee nykyään lisäketodellisuuden kanssa. Eikös tässä olisi hyvä sovelluskohde. Ketulle vain lasit silmille, joihin ilmestyy kuvallista tietoa myyrän sijainnista lumen alla. Olettaisin poikkitieteilijän lailla, että tuskin kettu matemaattisista kaavoista tolkkua ottaisi. Trigonometriaakin opiskellaan vasta lukiossa, ainakin näin oli minun kouluaikanani.

    ReplyDelete
  9. Hyvä idea. Katso päivitys :-)

    ReplyDelete
  10. Mitenkähän mahtaisi Google-laseille käydä, kun kettu sukeltaa hangen läpi? Mahtaako takuu kattaa?

    ReplyDelete