Fågelforskningens fem revolutioner

Att flytta är kanske fåglarnas främsta signum. Tack vare en transporteffektiv flykt kan miljarder av fåglar trafikera luftrummet ovan jorden. De uppvisar en svindlande mångfald av flyttningsvanor. Vissa arter och populationer flyttar kort, andra långt, en del använder segelflygning, andra aktiv flykt. Fåglar sträcker högt och lågt, i flock och ensamma, under natt och dag.

Enbart från Sverige kan man uppskatta att det om hösten flyttar omkring 300 miljoner fåglar mot sydligare breddgrader. Därtill passeras vårt land av stora mängder flyttfåglar från Norge, Finland, Ryssland och Baltikum. Många av våra flyttfåglar övervintrar i Europa men stora mängder är också långflyttare och fortsätter ända till tropikerna. Enligt den senaste uppskattningen flyttar drygt två miljarder småfåglar varje höst från Europa till vinterkvarter i tropiska Afrika!

Fågelflyttning pågår i takt med årstidernas växlingar (sommar och vinter, regn- och torrtider) över jordens alla hav och kontinenter. Den är ett världsomspännande fenomen som förbinder olika ekosystem med varandra över stora avstånd. Flyttningens ekologiska inverkan kan vara av olika karaktär – dels i form av flöden av energi och näring samt spridning av mikroorganismer, frön och parasiter, dels i form av påverkan på den ekologiska födoväven (konkurrens och predation) i de olika ekosystem som fåglarna besöker under sin årscykel.

Mycket återstår att utröna för att förstå flyttningens roll i den globala ekologin. Det gäller inte bara flyttande fåglar, utan även många andra djurgrupper, från de minsta insekterna till de största valarna.

Forskningen om fåglarnas flyttningar har genomgått inte mindre än fem distinkta revolutioner sedan den moderna ornitologins uppkomst under 1800-talet. Den kunskap som har vuxit fram visar att fågelflyttningen är mer storartad, komplex och världsomspännande än någon kunde ana.

Från början fick man förlita sig på att sammanställa och analysera observationer från marken av fåglarnas ankomst, passage och försvinnande på olika platser. Detta var metodiken i Johan Axel Palméns avhandling Om foglarnes flyttningsvägar som lades fram i Helsingfors 1874, och som snart översattes till tyska och rönte stor internationell uppmärksamhet.

Så kom ringmärkningsmetoden som revolutionerade hela forskningsfältet. Det var den danske lektorn Hans Christian Cornelius Mortensen från Viborg som började med systematisk ringmärkning 1899 med omedelbar framgång. Forskningsinstitut och ringmärkningscentraler bildades på löpande band under 1900-talets två första decennier – i Sverige startades systematisk ringmärkning av Göteborgs biologiska förening 1911 och av Naturhistoriska riksmuseet 1913. Ringmärkningen avslöjade storskaliga geografiska mönster.

En ny omvälvning inträffade under första halvan av 1900-talet då handkikare med god optik gjorde det möjligt för fältornitologin att slå genom. Fågelstationer grundades, som inte bara hade ringmärkning på programmet, utan även systematiska räkningar och observationer av flyttfåglarnas antal och beteenden.

Under 1900-talets andra hälft kom radar-revolutionen. Plötsligt gick det att observera fåglarna även när de var osynliga för en fältobservatör – på höga höjder, ovan moln och under natten – och samtidigt mäta deras flyghöjd, hastighet och riktning. När radarskärmarna visade ekon av flyttande fåglar på upp till flera tusen meters höjd, och med de största koncentrationerna på natten, stod hela vidden av fågelflyttningen plötsligt klar. Samtidigt utvecklades en experimentell teknik för att mäta aktivitet och orientering hos burhållna fåglar. Det möjliggjorde forskning om hur fåglarnas instinkt att flytta – deras så kallade flyttningsoro – är styrd av en nedärvd fysiologisk årsrytm och hur orienteringen bygger på olika biologiska kompassystem med solen, stjärnorna, himlens polarisationsmönster och jordens magnetfält som riktningsgivare.

Forskningen om fåglarnas flyttning är just nu mitt uppe i ännu en revolution. Det är den nya elektroniska mikrotekniken som gjort det möjligt att följa enskilda fåglar under ett eller flera år och därmed i detalj kartlägga deras årscykel i tid och rum. Detta kan göras genom satellitbaserad radiotelemetri (satellitföljning) med en noggrannhet i positionsbestämningen på några enstaka kilometer eller endast några tiotal meter om man kan använda GPS. De minsta radiosändarna som drivs av solpaneler väger i dag knappt fem gram och kan utan besvär bäras av fåglar med en vikt på ungefär ett hekto eller mer. Med inbyggd GPS-mottagare blir utrustningen lite tyngre och fåglarna måste vara större.

De allra minsta fåglarna kan följas med ljuspositionsmätare (geolocators) som väger mindre än ett gram. Denna teknik, som från början utvecklades av British antarctic survey för att följa marina djur, bygger på att mätningar med en ljussensor sparas i ett minne. När fågeln återfångats går det att räkna ut var den har befunnit sig, grundat på tiderna för solens upp- och nedgång som ger dagslängden och dygnets tidsförskjutning, varifrån latitud och longitud kan bestämmas. Även om osäkerheten är ganska stor – plus minus cirka 200 kilometer, där latitudbestämningen dessutom blir ännu osäkrare vid höst- och vårdagjämningen – så ger den fullt användbar information om fåglarnas flyttning, som ju ofta sker över så mycket större avstånd.

Nästa fas i denna revolution med mikroelektronik är att data från ytterligare sensorer lagras i en liten logger som fåglarna bär med sig på sina årliga flyttningsresor. En accelerometer kan löpande registrera fåglarnas aktivitet (sömn, födosök, flykt), en höjdmätare mäter flyghöjd och andra mätare visar till exempel hastighet, vingslagsmönster, orientering och fysiologiska data (puls, metabolism, organfunktioner). En del av dessa möjligheter har – som vi snart ska se – redan prövats.

Med hjälp av dessa tekniker har vi nu fått klart för oss att de längsta flygningarna är längre än vi tidigare kunde ana. Vi visste till exempel redan att silvertärnan är rekordflyttaren, med den längsta flyttningsvägen av alla arter. Men tack vare nya studier med ljuspositionsmätare har individernas färdvägar över haven kunnat kartläggas med betydligt större precision (se kartan på sidan 39). Silvertärnorna gör en årlig flyttningsresa på 50 000 kilometer via Nordatlanten, farvattnen vid södra Afrika, Indiska oceanen, Australien, Antarktis och sedan åter upp till Atlanten (resultat för nederländska och även svenska silvertärnor). Antipoden till tärnornas häckningsplatser i Nederländerna eller södra Sverige ligger utanför Nya Zeeland, dit tärnorna nästan når – så det går helt enkelt inte att flytta längre bort på vårt jordklot.

De längsta nonstop-flygningarna som flyttfåglar gör utan att rasta eller äta har avslöjats genom att med satellit följa myrspovar från Alaska. Resultaten ändrade i ett slag gränserna för vilka flygprestationer vi trodde att fåglar var förmögna till. Tidigare trodde vi att gränsen gick vid 5000–7 000 kilometer (beroende på vindsituationen). Men flera myrspovar flög i en enda obruten etapp över hela Stilla havet direkt från Alaska till Nya Zeeland, en sträcka på 11 000 kilometer, som tog fåglarna nio dygn. Det visar sig att Alaska-myrspovarna genomför sin årliga flyttningscykel genom tre magnifika långflygningar – på våren återvänder de från Nya Zeeland i två etapper, genom att först flyga 10 000 kilometer på sju dygn till Gula havet väster om Koreahalvön, där de rastar under mer än en månad och återställer fettförråden, innan de fullbordar vårflytten genom en flygning på 7 000 kilometer på fyra och ett halvt dygn direkt till Alaska. Genomsnittshastigheten är alltså 1 500 kilometer per dygn, eller drygt 60 kilometer i timmen.

Nu är Alaska-myrspovarna trots dessa långa direktflygningar inte de fåglar som flyger mest under året. För fåglar som födosöker i flykten och som dessutom har långa flyttningsresor, som silvertärnorna, blir den totala årsflygtiden mycket längre. Extra lång blir den om fåglarna inte heller landar och vilar på natten, och därför är seglarfåglarna (tornseglare, alpseglare) troligen de som flyger allra mest. Studier med en kombination av ljuspositionsmätare och accelerometer av alpseglare från Schweiz har visat att de under sin flyttning och övervintring i tropiska Västafrika håller sig på vingarna dag som natt, utan att landa under tvåhundra dagar i sträck, från september till april. Hur sover de? Är kanske ena hjärnhalvan autopilot när den andra sover? Vi vet inte.

Törnskator och gökar från södra Sverige och Danmark genomför en komplex ögleflyttning under sin årscykel (se grafik ovan). Det har avslöjats med hjälp av ljuspositionsmätare respektive satellitsändare. I gökens fall flyttar fåglarna medurs, till vinterkvarter i Kongobäckenet varifrån de återvänder via Västafrika under vårflyttningen, medan törnskatan flyttar moturs till södra Afrika och återvänder via Arabiska halvön. Det är en spännande utmaning att förstå hur dessa flyttningsmönster har utvecklats. Hur är fåglarna anpassade till näringsbetingelser, konkurrens och risk för att bli uppätna av rovdjur vid de olika levnadsstationerna? Hur bemästrar de vindsystem och svåra passager som öknar och hav?

Med den nya tekniken för att följa fåglarna har flyttningsforskningen kommit in i en närmast linneansk fas av ivrig upptäckarglädje och kartläggning av flyttningsmönster, med många spännande överraskningar som ständigt rapporteras. Samtidigt öppnas möjligheter för att belysa grundläggande forskningsfrågor med hjälp av den nya tekniken.

I vilken utsträckning följer flyttfåglarna samma tidtabell och flygväg och besöker samma rastplatser från år till år? Beror variationen i flyttningstid och flygrutt främst på att olika individer har skilda stereotypa flyttningsvanor, eller på att individerna är flexibla och flyttar på olika sätt från år till år?

Dessa frågor försöker man nu besvara genom att följa enskilda individer under flera år. De första resultaten har redan rapporterats. Hos den bruna kärrhöken, som flyttar från Sverige till tropiska Västafrika, finns inga individuella särdrag när det gäller den exakta rutten – individerna varierar sin flygväg varje år. Detta var överraskande eftersom det visar att fåglarna inte alls använder landmärken som de känner igen från tidigare resor för att finna vägen. Men även om kärrhöksindividerna är flexibla i fråga om sina flyttningsvägar så är de å andra sidan mycket trogna sin individuella tidtabell – de individer som flyttade tidigt ett år flyttade tidigt även andra år. Särskilt när det gällde tidpunkten för avresan från vinterkvarteren höll kärrhökarna sin individuella almanacka från år till år nästan på dagen när. Man kan anta att fåglarna styrs av sin biologiska årsklocka, men den varierar å andra sidan från individ till individ.

Samma resultat med individuella särdrag i tid men inte i rum har rapporterats också när det gäller småfåglar i Nordamerika och verkar vara vanligt bland olika flyttfåglar. Fiskgjusen utgör dock i viss mån ett undantag med trohet till åtminstone en specifik rastplats som individen besöker under varje resa mellan Sverige och Västafrika, och som därmed medför att individerna visar geografiska särdrag i sitt flyttande.

Genom att kartlägga individernas flyttningshistorik genom åren, alltifrån första flyttningen och framåt, kommer man att kunna avgöra den relativa betydelsen av inlärning och genetisk styrning av flyttningsvägen hos olika arter. Om inlärning är viktigt bör man se hur föregående resa, och framför allt kanske den allra första resan, avsätter spår i hur fåglarna genomför kommande resor i livet.

En annan fråga är hur flyttningsvägarna påverkas av vinden och i vilken grad fåglarna utsätter sig för vinddrift. De första resultaten grundade på följningar under hela flyttningsresan (brun kärrhök och fiskgjuse) pekar på att fåglarna är förbluffande flexibla och reagerar olika på vinden längs olika avsnitt av flyttningsvägen. De utsätter sig gärna för vinddrift – vilket kan vara till fördel genom högre hastighet och lägre energikostnad per sträcka – när de är långt från målet. Men de kompenserar helt eller delvis för vinddriften när de närmar sig målet, eller i områden där vinddrift kan medföra särskilda risker, som att driva ut till havs eller hamna i olämplig terräng. I sådana regioner kan fåglarna till och med reagera olika beroende på om vinden kommer från höger eller vänster, genom att tillåta vinddrift i ena fallet men kompensera i det andra. Fåglarna verkar vara mästare på att balansera för- och nackdelar med att utsätta sig för vinddrift genom att använda olika orienteringsstrategier i förhållande till vinden i olika situationer.

Hur ser fåglarnas färdplan ut när det gäller tid för flygningar, vila, födosök och fettupplagring? Att kartlägga detta för en enskild fågel som flyttar tiotusentals kilometer under året framstod för bara något decennium sedan som en total omöjlighet. Men nya resultat från accelerometerstudier av törnskator visar fågelns aktivitet med fem minuters tidsupplösning under hela året. Den första törnskatan som följdes använde 29 flygningar med en total flygtid på 190,8 timmar för att flytta till södra Afrika (9 700 kilometer). Plötsligt ger den nya tekniken en märklig inblick i flyttfåglarnas aktivitet under hela året.

Vi kan följa exakt hur länge och när de genomför sina flygningar, när de sover och hur länge och intensivt de födosöker under flyttningen – och även under häckning och övervintring. Detta öppnar för möjligheter att analysera hur flyttningsbeteendet är anpassat för att flytta snabbt, energisnålt eller säkert hos olika individer, beroende på om de är unga eller gamla, honor eller hannar, eller i olika kondition – och hur individerna kan variera sitt beteende till exempel mellan höst- och vårflytt.

Genom att jämföra årscykel och flyttningsmönster mellan olika populationer kan man förstå hur flyttandet har utvecklats sedan istiden och vilka förändringar som kolonisationen av nya områden medfört. Gökar från Storbritannien, södra Skandinavien och Lappland (Abisko) har samma vinterkvarter och flyttar på samma vis via Västafrika på våren, vilket tyder på gemensamt ursprung, men också på att det huvudsakligen är flyttningen genom Europa som har ändrats när göken koloniserat nya områden efter istiden. En andel av de brittiska fåglarna visar avvikande mönster under höstflytten, vilket skulle kunna tyda på att de har koloniserat ur en separat population. Extra kraftfull blir denna typ av analys när den kombineras med genetiska undersökningar, så kallade fylogenetiska och fylogeografiska perspektiv. Särskilt intressant för förståelsen av flyttningens genetik och evolution är genetiska analyser av individerna vid flyttningsdelare, där populationer med skilda flyttningsriktningar möts.

En viktig och fängslande fråga är när och var under året som dödsfallen bland flyttfåglarna inträffar. Tidigare har man antagit att flyttfågelbestånden främst begränsas av mortalitet under vintern, i likhet med vad som gäller för bestånden av stannfåglar på våra breddgrader. Satellitföljningstekniken kan ge svar också på den saken. De första resultaten för rovfåglar (bland annat svenska bruna kärrhökar och fiskgjusar) har visat att den avgjort största mortalitetsrisken är kopplad till höst- och i ännu högre grad vårflytten. Mer än hälften av fåglarnas dödsfall under ett år inträffade under flyttningsperioderna, som sammanlagt varade bara två och en halv av årets tolv månader. Allra lägst var den dagliga mortalitetsrisken i vinterkvarteren (mindre än 1/1000) medan den var tio gånger så hög under vårflytten. Det är av största betydelse för förståelsen av flyttfåglarnas populationsdynamik, men också för den bevarandebiologiska forskningen att utreda mortaliteten hos olika arter av flyttfåglar. Med GPS-utrustade satellitsändare kan man ofta återfinna den döda fågeln och då även analysera dödsorsaken.

Detta leder oss in på frågan om flyttningssystemens sårbarhet. Flyttande fåglar har god koll på luftrummet. Vad de inte kontrollerar lika väl är förhållandena på marken, där människorna härjar. De är också beroende av förhållanden vid många olika levnadsstationer under året, vilket gör flyttfåglarna extra sårbara – brister en länk i årscykeln så kan hela systemet falla. Därför är det akut viktigt att kartlägga de mest fundamentala och kritiska levnadsstationerna i olika flyttningssystem, för att ge underlag till det internationella samarbete som krävs för att skydda och bevara flyttningssystemen.

Ett exempel på hur flyttfåglar kan påverkas av miljöförändringar på rastplatser var den extrema torkan som drabbade nordöstra Afrika under våren 2011 då regnen helt uteblev. Detta medförde att törnskator och näktergalar som rastar i dessa områden under vårflyttningen anlände till Sverige två veckor senare än normalt. Följningarna med ljuspositionsmätare visade att fördröjningen inträffade just när fåglarna rastade i det torkdrabbade området. Detta belyser hur beroende flyttfåglar kan vara av resurser inom ett begränsat område som de normalt utnyttjar endast under ett par av årets veckor.

Ett annat exempel är Alaska-myrspovarnas rastområde vid tidvattenstränderna i Gula havet under vårflyttningen. Detta område är en centralt viktig knutpunkt under vår- och höstflytt för många vadararter i flyttningssystemen vid Stilla havet, östra Asien och Australien. Det pågår en snabb exploatering av stränderna vid Gula havet och frågan är om detta akuta hot mot de långflyttande vadarna kan avvärjas. Skulle rastmöjligheterna för vadarfåglar vid Gula havet gå förlorade skulle Alaska-myrspovarnas magnifika flyttningssystem troligen kollapsa. Det skulle också flera andra vadararters flyttningssystem göra, med stor återverkan på fågellivet, inte bara vid Gula havet, utan också i Sibirien, Alaska, Nya Zeeland och Australien.

Den nya följningstekniken ger forskningen en möjlighet att påvisa de omistliga levnadsstationerna innan det är för sent och att avslöja den nästan ofattbart komplexa och storartade anpassningen i fåglarnas globala flyttningssystem. Ju mera vi vet och förstår, desto tydligare inser vi vad vi kan förlora.

Om forskaren

Thomas Alerstam är professor i zoologisk ekologi vid Lunds universitet, och har fåglarnas flyttning som sitt forskningsområde. Han har genomfört omfattande radarstudier av fåglars flykt och flyttning i Sverige såväl som från isbrytare i både Arktis och Antarktis, och deltar i flera aktuella studier med satellitsändare och ljuspositionsmätare.