Global aerial flyways allow efficient traveling

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B. Kranstauber, R. Weinzierl, M. Wikelski & K. Safi. Global aerial flyways allow efficient traveling. Ecology Letters. doi: 10.1111/ele.12528

English

Among the most fascinating biological phenomena are the global migratory movements that many bird species show. Besides the navigational, physiological and genetic aspects of migratory behaviour, the influence of the environmental conditions and the potential role that natural selection could play on avian migration, in particular route choice, as well as efficiency of migratory routes are important questions in ecology and evolution.

Here, we present a model, based on 21 years of empirical global weather data, to find optimal migratory routes based on selection for the shortest travel time, where the cost of travel changes spatially and temporally following the highly dynamic nature of the wind conditions en-route. The results emphasize two key aspects: first it highlights the central importance of optimizing migratory routes with respect to atmospheric conditions and second the model illustrates the fact that wind, despite its inherently dynamic nature, was predictable enough to be subject to natural or cultural selection.

On this website you can explore the influence of wind on the optimal migratory routes yourself depending on the start location and time as well as the flight height. The routes to destinations within a sector of 50° latitude are displayed. In case the shortest route between start and end point was the quickest route it is not displayed to maintain clarity.

Deutsch

Zu den faszinierendsten biologischen Phänomenen gehören die globalen Wanderungen vieler Vogelarten. Neben Aspekten der Navigation, Physiologie und Genetik sind die Einflüsse der Umwelt und die mögliche Rolle der Selektion, insbesondere auf die Wahl der Route, sowie die Effizienz der Migrationsrouten wichtige Forschungsgegenstände der Ökologie und Evolutionsbiologie.

Hier präsentieren wir ein Modell, das auf den globalen Wetterdaten der letzten 21 Jahre basiert, und optimale Migrationsrouten berechnet. Das Modell selektiert auf die kürzeste Flugzeit unter Berücksichtigung, dass die Flugkosten von den hochdynamischen, räumlichen und zeitlichen Änderungen der Windverhältnisse abhängen. Die Ergebnisse unterstreichen zwei wesentliche Aspekte: Erstens wird die zentrale Bedeutung der Optimierung der Migrationsrouten in Bezug auf atmosphärische Bedingungen verdeutlicht und zweites veranschaulicht das Modell die Tatsache, dass Wind, trotz seiner natürlichen Dynamik, vorhersehbar genug ist, um die Basis für eine natürliche oder kulturelle Selektion zu sein.

Auf dieser Seite können Sie den Einfluss der Wetterdaten in Abhängigkeit von Start- und Zeitpunkt sowie der Flughöhe der Vogelwanderung selbst erkunden. Dargestellt werden die optimalen Flugrouten zu den Zielen, die in einem 50° Sektor vom Startpunkt liegen. Sollte die schnellste Strecke der kürzesten Strecke zwischen Start- und Zielpunkt entsprechen, ist diese, der Übersichtlichkeit halber, nicht dargestellt.

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Image credit NASA, Blue marble