Woher wissen Vögel wann es Zeit ist, los zu fliegen? Bereits im Jahr 1702 entstand die Idee, dass Zugvögel sich nicht nur aufgrund äußerer Gegebenheiten auf ihre Reise machen, sondern aus einer „inneren Unruhe“ heraus. Ferdinand Adam Freiherr von Pernau (1660 – 1731) erkannte, dass die Tiere durch einen „verborgenen Zug“ aufbrachen – zur „richtigen Zeit“. Ab 1925 begann die experimentelle Vogelforschung. Vögel wurden nun auch in Freilandvolieren beobachtet und künstlichen Lichtverhältnissen ausgesetzt. So wurde bekannt, dass die winterliche Tageslänge das Verhalten der Tiere mitbestimmte.
Und woher wissen sie, wohin sie fliegen müssen? Forschungen mit zugunerfahrenen Vögeln zeigen, dass es bei einigen Vogelarten einen angeborenen Sinn für die richtige Zugrichtung und -Länge gibt. Selbst Vögel, die noch nie einen Vogelzug absolviert haben, wissen, wo sie hinfliegen müssen. Bei einigen Vogelarten wie z.B. dem Weißstorch, treten die Jungvögel den Flug auf eigene Faust an. Die Jungtiere anderer Arten begehen ihren ersten Vogelzug an der Seite ihrer Eltern. In den Folgejahren können sie dies dann ihrem eigenen Nachwuchs „beibringen“.
Zur Orientierung nutzen Vögel ein Karte-Kompass-System. Das heißt, sie erkennen Orte, an denen sie schon einmal waren, nutzen aber zusätzlich mehrere Kompasse gleichzeitig und eichen sie gegeneinander. Zum Beispiel orientieren sie sich stark am Sternenhimmel (Nachtzieher), am Sonnenstand und am Erdmagnetfeld, welches sie über das Auge „wahrnehmen“ können. Der „Magnetkompass“ ist mittlerweile für etwa 20 Zugvogelarten nachgewiesen, unabhängig davon, ob sie tagsüber oder nachts ziehen. Die Vögel unterscheiden auf ihrer Reise nicht nach „Nord“ und „Süd“, sondern nach „polwärts“ und „in Richtung Äquator“. Nachtziehende Vögel wie Rotkehlchen oder Gartengrasmücke, orientieren sich neben dem Erdmagnetfeld zusätzlich auch optisch an den Sternen, vor allem am Polarstern. Forschungen bei bedecktem Himmel zeigen, dass die Orientierungsleistung dann schwächer ist. Zugvögel lernen das Navigieren in den ersten Monaten, indem sie sich unter anderem die Sternbilder einprägen.