Могут ли птицы ориентироваться по магнитному полю земли. Как птицы чувствуют магнитное поле Птицы ориентируются по магнитному полю

Вы никогда не задумывались над тем, как птицы находят правильный путь, преодолевая безбрежные океаны и обширные пустыни во время своих перелётов и миграций (подробнее о )? Какими ориентирами они пользуются, какими органами чувств руководствуются? Нередко этими вопросами задаются охотники, и наша сегодняшняя публикация готова дать ответ на этот вопрос…

Важность необходимости умения ориентироваться в пространстве для птиц

Для птицы хорошо ориентироваться в пространстве – означает, прежде всего, иметь надежную информацию об окружающей их обстановке. Ведь, изменения её в одних случаях могут оказаться роковыми для птицы, в других — напротив, благоприятными, но и о тех, и о других ей нужно своевременно знать. Поведение животного будет зависеть от того, как его органы чувств воспримут эти изменения и как оценит их высший орган ориентации – мозг. Понятно, что успех в борьбе за существование будет сопутствовать той особи, чьи органы чувств и мозг быстрей оценят ситуацию и чья ответная реакция не заставит себя ждать. Вот почему, говоря об ориентации животных в пространстве, мы должны иметь в виду все 3 её компонента – ориентир раздражитель, воспринимающий аппарат, и ответную реакцию.

Несмотря на то, что в процессе эволюции все эти компоненты складывались в определенную сбалансированную систему, далеко не все ориентиры воспринимаются птицами, так как пропускная способность их органов чувств весьма ограничена.

Так, птицы воспринимают звуки частотой до 29000 ГЦ, тогда как летучие мыши – до 150 000 Гц, а насекомые – ещё выше – до 250 000 Гц. Хотя, с физической точки зрения слуховой аппарат птицы воздухе и весьма совершенен, в воде он отказывает, и звуковая волна идет к слуховой клетке неудобным путем – через всё тело, тогда как барабанная перепонка и слуховой проход оказываются полностью заблокированными. А, как бы помог рыбоядным птицам подводный слух! Известно, что дельфины с помощью слуха могут точно определять вид рыбы, её размеры, её местоположение. Слух для них вполне заменяет зрение, тем более, что возможности последнего ещё более ограничены – просматриваемое пространство, к примеру, для пустельги и сипухи, составляет 160 градусов, для голубей и воробьиных – около 300 градусов, у дятлов – до 200 градусов. А, угол бинокулярного зрения, то есть зрения двумя глазами, позволяющего особенно точно рассмотреть предмет, составляет у большинства птиц 30-40 градусов, и только у сов, с их характерным лицом – до 60 градусов.

Ещё меньше возможностей у обоняния у птиц – направление ветра, густые заросли и прочие помехи сильно затрудняют ориентацию по запахам. Даже грифы урубу, спускающиеся к падали с огромной высоты, руководствуются тонкой струйкой поднявшегося кверху запаха, и те далеко не всегда могут пользоваться этим видом ориентации.

Отсутствие необходимых органов чувств приводит к тому, что многие из природных явлений, как ориентиры, птицами не используются или используются недостаточно. Экспериментальные данные, отдельные полевые наблюдения дают весьма противоречивую картину. В определенных ситуациях, например, на ориентацию птиц влияют мощные радиостанции, однако – такое происходит не всегда и не во всех случаях. Птицы, безусловно, воспринимают изменения давления, но как тонко может барический градиент использоваться в качестве ориентира, совершенно неясно. Таким образом, ориентационные способности каждой отдельно взятой особи весьма ограничены . Между тем, птицам с их открытым образом жизни, окруженным массой врагов и других житейских неприятностей, надежная ориентация – вопрос жизни и смерти. И, зачастую их недостаточные индивидуальные возможности корректируются благодаря общению с другими особями, в стае, в гнездовой колонии.

Каждый охотник знает, что к одиночной птице гораздо легче подобраться, чем к стае, которая имеет множество ушей и глаз, и где предупреждающий крик или взлет одной особи может переполошить остальных. Различные крики, позы, яркие пятна в окраске обеспечивают птицам совместное поведение в стае и связь между ними. Создается, как бы групповая, вторичная ориентация, где возможности ориентироваться, индивидуальный опыт одной птицы значительно возрастают за счёт других птиц. Здесь уже не обязательно видеть самого хищника, достаточно слышать предупреждающий крик соседа. Конечно, сосед кричит вовсе не потому, что хочет предупредить других птиц – у него это естественная реакция на врага, однако, остальные птицы воспринимают этот крик именно, как сигнал об опасности.

Групповая или вторичная ориентация у птиц

Дело еще больше усложняется и возможности одной особи еще более возрастают, когда связь устанавливается между птицами разных видов внутри сообщества. К примеру, крик мелкой птицы на сову собирает в лесу весьма разнообразное общество – синиц, славок, поползней, зябликов, ворон, соек и даже мелких хищников. Точно такое же понимание устанавливается между куликами, чайками и воронами на морских отмелях, между различными дроздами и т.д. В лесу роль сигнальщика играет сорока – крик которой, к примеру, при приближении крупного хищника или человека воспринимается не только самыми разнообразными птицами, но и млекопитающими. Здесь групповая ориентация идет ещё дальше.

Основные факторы птиц для ориентации в пространстве

Зрение, как способ ориентации в пространстве

По остроте зрения птицы не имеют себе равных. Общеизвестны удивительные способности в этом отношении различных хищников. Сокол сапсан видит небольших птиц на расстоянии свыше километра. У большинства мелких воробьиных острота зрения в несколько раз превышает остроту зрения человека. Даже голуби различают 2 линии под углом в 29 градусов, тогда как для человека этот угол должен быть не менее 50 градусов.

К тому же, птицы обладают цветным зрением. Можно, к примеру, научить цыплят клевать красные зерна и не клевать голубые или белые, в направлении красного экрана подбегать к голубому и т.п. Косвенно это доказывается и удивительным разнообразием окраски птиц, представленной не только всеми цветами спектра, но и самыми разнообразными их сочетаниями. Окраска играет большую роль в совместном поведении птиц и используется ими, как сигнал при общении. Наконец, можно добавить, что недавними опытами польских исследователей, подтвердилась способность птиц воспринимать инфракрасную часть спектра, и следовательно — видеть в темноте. Если это действительно так, то тогда становится понятной загадочная способность птиц жить в темноте или при сумеречном освещении. Помимо сов, к этому видимо, способны и другие птицы – в условиях долгой Полярной ночи в Арктике остаются зимовать белая и тундряная куропатки, ворон, кречет, чечетка, пуночка, различные чистики.

Эти особенности зрения птиц обеспечиваются замечательным анатомическим строением их глаз. Прежде всего, птицы обладают относительно огромными глазными яблоками, составляющими у сов и соколов, к примеру, около 1/30 от веса тела, у дятла – 1/66, у сороки – 1/72. Глаз птицы имеет большое количество чувствующих клеток колбочек, необходимых для острого зрения, снабженных красными, оранжевыми, зелеными, или голубыми масляными шариками. Специалисты полагают, что масляные шарики дают возможность птице различать цвета.

Другой особенностью глаза птицы являются быстрая и точная его настройка – аккомодация . Это осуществляется изменением кривизны хрусталика и роговицы. Быстрая аккомодация позволяет, к примеру, соколу, бьющему с большой высоты по утиной стайке, отчетливо видеть птиц и правильно оценивать расстояние в любой момент своего броска. У степных птиц в сетчатке глаза имеется также особая плоска чувствительных клеток, позволяющая особенно отчетливо и на большом расстоянии рассматривать горизонт и удаленные предметы. Глаза бакланов, чистиковых, уток (о ), гагар, охотящихся за рыбой под водой, имеют специальные приспособления обеспечивающие подводное зрение птицам.

Хорошее зрение хищных птиц используется в .

Обоняние, как способ ориентации в пространстве

Обоняние птиц до сих пор остается мало исследованным и весьма загадочным. Длительное время считалось, что птицы обладают плохим обонянием, однако новые эксперименты говорят об обратном. Певчие птицы, утки, некоторые куриные хорошо различают запахи, к примеру, гвоздичного и розового масла, бензальдегида…

Утки способны находить коробку с пищей по особому запаху с расстоянии в 1,5 метра и направляться прямо к ней. Хорошим обонянием обладают грифы урубу, некоторые козодои, буревестники, чайки. Альбатросы собираются на брошенное в воду сало с расстояния в радиусе 10-ка километров. Охотникам также известны случаи, когда вороны находили закопанные в снег куски мяса. Кедровки и кукши довольно точно отыскивают в вольере кусочки пищи, запрятанные в подстилку, руководствуясь при этом исключительно своим обонянием.

Вкус, как способ ориентации в пространстве

Птицы, в общем, обладают посредственно развитым вкусом и только в отдельных группах, как например, у зерноядных птиц, хищников и благородных уток, он достигает некоторого развития.

Осязание, как способ ориентации в пространстве

Большое количество нервных окончаний в виде осязательных телец располагается в коже птиц, в основании перьев, в костях конечностей. С их помощью птица может определять, например, давление воздушной струи, силу ветра и температуру воздуха. Эти нервные окончания очень разнообразны по строению и функциям, и существует мнение, что именно среди них следует искать неизвестные пока органы восприятия электрических, магнитных полей.
Большое количество осязательных телец располагается на кончике клюва бекаса, вальдшнепа и других куликовых, добывающих пищу зондированием влажной земли, тины и грязи. У пластинчатоклювых, например, у кряквы, кончик клюва также покрыт чувствительными тельцами, отчего верхнечелюстная кость, как и у вальдшнепа, выглядит совершенно ячеистой.

Воспринимая единую по своей сути среду в виде отдельных раздражителей, ориентиров, органы пространственной ориентации птицы вычленяют только некоторые качества предмета. При этом, пространство, в котором располагаются эти ориентиры, анализируется ими также не безгранично. Отдельные ориентиры воспринимаются на больших дистанциях и имеют максимальную дальнобойность, как например звук. Другие действуют в непосредственной близости, при контакте — как осязательные тельца клюва. Действие запаха падали для парящих в воздухе грифов ограничивается узкой струйкой поднимающегося воздуха. Все органы чувств, следовательно, имеют свои пространственно ограниченные сферы действия, в пределах которых и осуществляется анализ предметов, ориентиров.

Сферы действия органов чувств имеют свою биологическую оправданную направленность. В тех случаях, когда речь идет об особенно ответственных ситуациях в жизни вида, например о ловле добычи или уклонении от опасности, одного органа чувств, к примеру зрения, слуха или обоняния, бывает недостаточно, поэтому, несколько органов чувств действуют вместе. Происходит наслаивание сфер их действия, и оказавшийся в их пределах предмет анализируется, и будет воспринят более всесторонне и точно.

Так, у сов и луней, существование которых зависит от того, как точно они определят месторасположение мыши, а действие часто происходит в густых зарослях или при ограниченной видимости поля зрения и слуха, имеется общая передняя направленность, образующаяся в результате переднего смещения глаз и ушей — такое лицо представляет собой очень характерный признак для сов и для луней.

Это дублирование органов чувств друг другом и обеспечивает цельное восприятие среды, природных ориентиров. Конечно, эту цельность обеспечивают уже не только органы чувств, но и главным образом мозг, который и объединяет информацию, поступающую по отдельным каналам, и оценивает ситуацию в целом. С работой мозга связаны, прежде всего, высшие формы ориентации, так называемый хоминг, возврат к месту гнездования искусственно удаленных птиц, ориентация при сезонных перелетах, прогнозирование погоды, счет и т.д.

Способности мозга птиц к рассудочной деятельности

Открытый подвижный образ жизни, постоянное чередование различных ориентиров, необходимость общения развили у птиц зачатки рассудочной деятельности и способность к элементарным абстракциям. Если вы подкрадываетесь к кормящимся в поле воронам и при этом для маскировки спуститесь в овражек, то птицы будут ждать вас у другого конца овражка, там, где вы должны будете очутиться, сохраняя первоначальное направление движения. Точно так же поступит гусиная стая или журавли, наблюдающие за подкрадывающейся к ним лисицы.

Однако, оценка, направленная на движение ориентира, отчасти экстраполяция его не менее важна в сложных формах ориентации нежели способность к количественной оценке ориентирования. В опытах удавалось научить кур клевать любое зерно по выбору – второе, третье и т.д., а вот голубей удалось научить различать различные комбинации зерен. Сороки и вороны также хорошо различают разные наборы предметов, и даже число людей и животных. Птицы, к примеру, без счета могут отличать 5 предметов от 6 – задача не всегда доступная даже для человека. Специальные опыты показали также, что птицы хорошо различают контуры и форму предметов, геометрических фигур и.т.д.

Эти способности играют особенно большую роль при астронавигации птиц – использовании в качестве ориентиров небесных тел.

Так, славок помещали в планетарий и следили за направлением их полета при различном положении звездного неба. Удалось доказать, что общая картина звездного неба может использоваться ими как ориентир при сезонных перелетах. Нетрудно представить себе те сложности, которые при этом возникают перед птицей – необходимость экстраполировать движение звезд, точно, до 15-20-ти минут чувствовать время, воспринимать различные комбинации созвездий, число звезд и.т.д.

Вероятно, никакие миграции животных не вызывают у человека такого восхищения, как перелеты птиц. Ежегодно весной и осенью можно видеть, как перелетные птицы собираются в стаи, готовясь в дальнюю дорогу. Вскоре после этого они отправляются в путь, пролетая огромные расстояния до мест гнездовий или зимовок. Долгие годы ученые ничего не знали о маршрутах перелетов птиц. И только с введением метода кольцевания орнитологам удалось собрать сведения о маршрутах этих путешественников.

При кольцевании птице надевают на лапку алюминиевый браслетик. Молодых, еще не летающих птенцов метят, вынимая их на несколько секупд из гнезда, авзрослых - когда их удается поймать в силки. На каждом кольце выбит номер и шифр государственного учреждения, которое ведет картотеку всех птиц, окольцованных в данной стране. При обнаружении окольцованной птицы о месте ее поимки сообщают в это учреждение. Во время перелетов птицы придерживаются в основном некоторых определенных (или главных) трасс, называемых пролетными путями. Орнитологи США различают семь основных пролетных путей: вдоль атлантического побережья, над Аппалачами, вдоль Миссисипи, над Великими Равнинами, над горами Сьерра-Невада, вдоль тихоокеанского побережья и, наконец, поперек страны.

Хотя очень многие птицы летят по всем этим трассам, отдельные виды обычно выбирают определенные излюбленные пути. Некоторые виды, например, летят вдоль атлантического побережья, держа курс очень далеко - на Аргентину. Ширококрылые канюки, используя мощные воздушные течения над Аппалачами, почти без всяких усилий достигают нужных им мест, тогда как многотысячные стаи голубых гусей собираются в долине Миссисипи и зимуют в Луизиане. Другие птицы, живущие летом в низменных местах Великих Равнин и Канады, пересекают всю Северную Америку, направляясь на зимовку на юговосточное побережье. Хорошие летуны путешествуют днем, а большинство мелких птиц и некоторые осторожные крупные птицы летят ночью, а днем кормятся и отдыхают. Птицы обычно летят на высоте около 1000 метров. Многие птицы пролетают без отдыха огромные расстояния, чтобы скорее достигнуть своей цели. По имеющимся данным, золотистая ржанка может без посадки пересечь Атлантический океан - от Новой Шотландии до Южной Америки, что составляет около 4 тысяч километров. Чемпионом по дальности перелетов является полярная крачка: она гнездится, в Арктике, а зимует в Антарктике, пролетая ежегодно более чем по 40 тысяч километров.

Благодаря методу кольцевания удалось выяснить, что птицы данного вида из года в год летят по одним и тем же трассам. Есть птицы, которые каждую весну, пролетев тысячи километров, возвращаются на тот же самый куст или дерево, откуда они отправились на зимовку. Как объяснить столь замечательную способность птиц к навигации? Врожденное ли это свойство или приобретенное? У тех птиц, которые летят стаями, молодые особи, возможно, узнают дорогу от старших: они, так сказать, следуют за толпой. В пользу этого предположения говорит V-образный строй стан у таких птиц, как канадские казарки, у которых, по-видимому, дорогу указывает наиболее опытпып вожак. Однако у некоторых видов молодые птицы отправляются в путь значительно раньше стариков, а иногда стаи молодых даже летят по новым трассам.

Создается впечатление, что молодые птицы даже без руководства со стороны родителей от рождения знают, куда им надо лететь на зимовку. Однажды в городе Альберта (Канада) выпустили группу молодых окольцованных ворон, причем это было намеренно сделано спустя довольно много времени после того, как последняя ворона улетела из Канады к местам своей обычной зимовки в штатах Канзас и Оклахома (США). А впоследствии некоторые из этих окольцованных птиц были выловлены в различных пунктах, расположенных вдоль того пути, по которому обычно мигрируют вороны. По-видимому, при этом первом и к тому же самостоятельном перелете птицы руководствовались каким-то врожденным чувством направления. Возможно, что способность правильно определить общее направление полета при миграциях представляет собой врожденное свойство, однако, вероятно, необходим опыт - этот старый и мудрый учитель, чтобы общее направление превратилось в некий строго определенный маршрут.

Незадолго до начала второй мировой войны профессор Дрост обнаружил, что если каким-то образом «столкнуть» молодых птиц с обычного пути миграции они летят в направлении, параллельном этому пути. Если же подобный опыт проделывали с птицами постарше, то они стремились вновь вернуться па уже оевоенную ими в прошлом трассу. Осенью ястреб перепелятник летит из Скандинавии через Северное море и многочисленные мелкие водные преграды на юго-запад. Птицы пролетают через Северную Европу и заканчивают свое путешествие в Голландии, Бельгии или на севере Франции. Дрост отловил по нескольку молодых и взрослых перепелятников на одном из островов у северного побережья Европы, перевез их в Гиммель (Польша) и выпустил. Оказавшись на свободе, молодые ястреба продолжали лететь на юго-запад, как если бы с ними ничего не произошло; позднее все они были обнаружены в пределах узкой полосы, расположенной параллельно обычному маршруту скандинавских перепелятников, причем некоторые птицы оказались даже на франкоиспанской границе, на средиземноморском побережье.

Старые же птицы, уже летавшие по этому маршруту, отправились на запад, стремясь добраться до знакомой трассы. Многие из них были впоследствии обнаружены на традиционном маршруте. Для объяснения способности птиц к навигации предлагалось много теорий, нередко очень слабо обоснованных экспериментальными данными. Более 100 лет назад было выдвинуто предположение о наличии у птиц чего-то вроде «магнитного компаса», который позволяет им ориентироваться по магнитному полю Земли.

С тех пор в научных журналах разных стран периодически появлялись различные варианты этой теории. Магнитную теорию навигации птиц, по-видимому, окончательно опровергли эксперименты, в которых к крыльям почтовых голубей прикрепляли небольшие магнитики; было установлено, что эти магнитики не оказывают никакого влияния на способность птиц ориентироваться в полете. Если бы птицы действительно ориентировались по магнитному полю Земли, то собственные поля магнитов, прикрепленных к их крыльям, сбивали бы их с правильного курса. Высказывалось также предположение, что птицам помогают ориентироваться в полете так называемые силы Кориолиса, возникающие вследствие вращения Земли вокруг собственной оси. Силы Кориолиса достигают максимальных значений вблизи полюсов и ослабевают по мере приближения к экватору.

Авторы рассматриваемой теории утверждали, что птицы, летящие, например, с севера на юг, могут определять свое местонахождение по величине этих сил в данной точке. Однако вследствие незначительной величины сил Кориолиса, а также по ряду других причин можно предполагать, что они лежат за пределами чувствительности воспринимающих органов птиц. Поэтому большинство ученых не придали этой теории скольконибудь серьезного значения. В начале пятидесятых годов орнитологи в надежде разрешить загадку способности птиц к навигации обратились к небу. Послевоенные работы указывали на то, что разрешение этой проблемы следует искать именно в изучении неба, и в настоящее время по существу во всех исследованиях, касающихся ориентации птиц, так или иначе фигурируют какие-либо небесные ориентиры. . Солнечный компас. Ни у кого не возникает сомнений в том, что завтра утром взойдет солнце. Это одно из самых привычных явлений нашей жизни. Поэтому у некоторых ученых возникло естественное предположение, что птицы используют для навигации этот привычный небесный ориентир. В 1949 году Г. Крамер начал серию своих блестящих экспериментов по изучению способности птиц к навигации. В результате этих исследований было убедительно показано, что птицы могут ориентироваться по солнцу.

Обычно изучение способности птиц ориентироваться во время дальних полетов сильно затрудняет один из факторов изучаемого явления - большое расстояние. После того как птица осенью покидала свою гнездовую территорию, экспериментатор, в сущности, больше не видел ее до следующего года. Даже если птица была окольцована и впоследствии ее удалось обнаружить на каком-либо этапе ее пути, это дает весьма приблизительные сведения о ее маршруте. При этом остается неизвестным, какими ориентирами пользовалась птица на этом отрезке пути и какие другие факторы оказывали влияние на ее продвижение по маршруту. В ряде экспериментов для того, чтобы определить, каким образом голуби или дикие птицы, выпущенные вдали от их гнезд, находят путь домой, использовали самолеты.

Самолет кружил над летящими птицами на некотором расстоянии, для того чтобы не спугнуть их, а находившийся на борту экспериментатор наносил на карту путь птиц и наблюдал за их поведением во время полета. Совершенно очевидно, что возможности такого эксперимента были ограниченны, не говоря уже о том, что оставалось совершенно неизвестным, оказывал ли влияние на птицу шум моторов самолета. Крамеру удалось разрешить эту проблему, прибегнув к помощи самих птиц. Эксперименты этого ученого основывались на известном явлении миграционного возбуждения птиц.

Когда наступает время отлета, птицы начинают проявлять сильное беспокойство, их как бы охватывает жгучее нетерпение. Некоторые птицы, независимо от того, сидят ли они в клетке или находятся на свободе, поворачивают голову в направлении полета и машут крыльями. Время от времени они совершают короткие полеты в этом же направлении, а затем возвращаются назад. Возбуждение бывает настолько сильным, что птицы, находящиеся в неволе, иногда разбиваются о стенки клетки, преграждающие им путь к зимовке. Однажды осенью в вашингтонском зоопарке я видел ястреба, буквально бросавшегося на стенку своей проволочной клетки.

Он на несколько минут оставался прижатым к проволоке, а затем возвращался на жердочку. Его взгляд был устремлен в небо сквозь крышу клетки и зоркие глаза, казалось, видели его свободных собратьев, направлявшихся на юг. Время от времени птица повторяла свои тщетные попытки вырваться на волю. Для того чтобы испытать влияние солнца на перелетных птиц, Крамер построил под открытым небом центро-симметричпый шестигранный павильон с шестью окнами. В павильон поставили круглую проволочную клетку со стеклянным дном, в которую посадили -скворца Sturnus vulgaris, иаходившегося в состоянии миграционного возбуждения. Подопытная птица могла видеть сквозь окна павильона лишь небольшие участки неба. За поведением птицы можно было наблюдать сквозь стеклянное дно клетки, лежа в специальной камере под павильоном. Когда сквозь окна павильона светило солнце, скворец почти всегда поворачивал голову в сторону обычного направления миграции.

Если при помощи зеркал изменяли направление солнечных лучей на 90°, то скворец также поворачивался на 90°. По-видимому, скворец ориентировался по солнцу, независимо от того, было ли это настоящее солнце или же его отражение в зеркале. Если солнце бывало закрыто плотными облаками, птица совершенно утрачивала чувство направления и могла повернуться в любую сторону; если же сильный ветер разгонял облака и вновь показывалось солнце, скворец вновь принимал правильное положение.

Поскольку описанные эксперименты можно было проводить лишь в период миграционного возбуждения, Крамер разработал другой эксперимент, который давал больше времени для наблюдений относительно влияния солнца на способность скворцов определять направление. По периметру круглой клетки были расставлены на равном расстоянии друг от друга несколько совершенно одинаковых кормушек, что исключало возможность использовать их в качестве ориентиров. Каждая кормушка была накрыта сверху резиновой пленкой со щелями для клюва, с тем чтобы птица не могла видеть, какая кормушка содержит корм.

Затем Крамер старался приучить скворца к тому, что одна из кормушек, расположенная в определенном направлении от центра клетки, содержит корм. Так, например, ежедневно между 7 и 8 часами утра Крамер приучал скворца к тому, что кормушка, расположенная на восток от центра, т. е. почти на одной линии с солнцем, наполнена кормом. (Кормушки периодически смещали по периметру клетки, чтобы исключить возможность распознавания птицей какой-либо определенной кормушки.) После многочисленных попыток скворец научился выбирать именно восточную кормушку.

Этот эксперимент затем проводили в другое время суток (17.45), когда положение солнца было иным (на западе). При этом птица в большинстве случаев направлялась опять-таки к восточной кормушке. Если же Крамер при помощи зеркал «смещал солнце», то птица выбирала другую кормушку. По-видимому, птица ориентировалась по положению солнца, вводя поправку на время дня, с тем чтобы направиться к кормушке, находящейся на востоке, а когда «положение солнца» изменяли, птица сбивалась и делала ошибку. На основании этих результатов Крамер сделал вывод о наличии у скворца «часов», благодаря которым он может учитывать перемещение солнца во времени. В противном случае’ птица должна была бы «следовать за солнцем», т. е. во второй половине дня выбирала бы кормушку, расположенную на западе, - почти на одной линии с солнцем. Таким образом, поскольку птица могла научиться связывать положение кормугаки с положением солнца, то возможно, что и во время перелетов она использует в качестве компаса солнце. Совершенно независимо от Крамера профессор Кембриджского университета Дж. Мэттьюз также пришел к выводу, что птицы используют солнце в качестве ориентира.

Однако Мэттьюз сделал еще шаг вперед, предложив гипотезу «солнечной дуги», основанную на широком изучении исключительной способности почтовых голубей и диких птиц находить родной дом. Необыкновенная способность почтовых голубей находить путь к своей голубятне широко использовалась как в военное, так и в мирное время. В период первой мировой войны, например, почтовые голуби приносили донесения из находящихся на передовой окопов, а теперь они участвуют в соревнованиях на скорость и дальность полета, устраиваемых любителями голубиного спорта. Соревнования, в которых голубей выпускают на расстоянии до 1800 километров от дома, стали в последнее время совершенно обычными. Многие дикие птицы, выпущенные на незнакомой территории, также могут возвращаться назад, к своим гнездам. Малый буревестник, который пересек Атлантический океан на пути от Бостона до Англии, представляет выдающийся пример такой способности.

Многие из этих буревестников, обитающих на прибрежных или океанических островах, если их выпустить на волю во внутренних областях континента, вдали от моря, сразу же летят в направлении к побережью. Мэттьюз выпустил 338 окольцованных буревестников на различных расстояниях от их гнезд (от 300 до 600 километров). Многие птицы не просто вернулись к своим гнездам, но определили нужное направление полета в течение нескольких минут после освобождения, как если бы они располагали картой и компасом. Однако, как и в экспериментах Крамера со скворцами, способность птиц находить дорогу к дому в облачную погоду сильно уменьшалась. По мнению Мэттьюза, птицы определяют географическое положение незнакомой им местности, оценивая путь, который проходит солнце по небосводу.

Птица обладает чем-то таким, что заменяет ей точные навигационные приборы, которыми пользуется человек. Моряк, например, может определить широту своего корабля при помощи специальных таблиц и секстанта - инструмента, который измеряет высоту солнца над горизонтом. В полдень, когда солнце стоит на небе выше всего, секстант дает широту данной точки на поверхности земли. Чем выше солнце в полдень, тем южнее находится данная точка в северном полушарии. Мэттьюз предполагает, что с помощью своего «секстанта» птицы могут «вычислить» высоту солнца в любое время дня, последив за ним всего несколько минут. Измерив крошечный отрезок пути, который описывает солнце по небу за этот очень короткий промежуток времени, птицы могут установить, в какой точке неба солнце будет находиться в полдень. Затем, сравнивая высоту солнца над горизонтом в данной местности с высотой его «дома», птица может узнать, на север или на юг надо лететь к своему гнезду. Определение высоты солнца над горизонтом можно использовать и для вычисления долготы местности. Например, в полдень солнце в западной части НьюЙорка стоит ниже, а в восточной - выше, тогда как в Калифорнии в этот момент солнце едва только поднимается над горизонтом.

Для пассажиров же корабля, находящегося у восточного побережья Лонг-Айленда, солнце в этот момент уже достигнет наибольшей высоты над горизонтом и начнет «скатываться» в западную часть неба. Если у пассажира этого корабля есть точные часы, показывающие нью-йоркское время, он может легко определить, к востоку или к западу от НьюЙорка находится корабль. Для этого нужны часы, называемые хронометром. Это точный прибор, необходимый для навигации. Аналогичным образом птица, имеющая «хронометр», показывающий ее «домашнее» время, может по положению солнца определить, к востоку или к западу от гнезда она находится. Теория Мэттьюза вызвала вполне обоснованную критику. Во-первых, за то время, которого достаточно птицам для определения своего местонахождения, солнце практически не сдвигается на небосводе. В экспериментах самого Мэттьюза буревестники выбирали общее направление полета в течение нескольких минут.

В других экспериментах было установлено, что некоторым голубям достаточно для этого даже 20 секунд. Солнце же описывает на небе дугу примерно в один градус за каждые 4 минуты, что соответствует 7 расстояния от линии горизонта до зенита. Для того чтобы определить на глаз такое изменение положения солнца и на основании этой оценки - точку наивысшего положения солнца над горизонтом, птице пришлось бы провести совершенно фантастические расчеты. Кроме того, орнитологам, повторившим эксперименты Мэттьюза, но в гораздо больших масштабах, не удалось воспроизвести его результаты.

Тем не менее, несмотря на множество недостатков теории Мэттьюза, она пока что дает наиболее правдоподобное объяснение ориентации птиц при дневных полетах. Путь в ночи. На протяжении тысячелетий звезды и созвездия ночного псба служили для человека не только источником вдохновения, но и помогали ему ориентироваться в ночное время. По звездам водили свои корабли древние мореплаватели. Древние греки и римляне считали, что «звезды сделаны пз горящих облаков»; они давали названия звездам, и мы до сихпор пользуемся греческими и латинскими названиями звезд и созвездий. Однако теперь мы знаем, что еще более древние астрономы имеются в. царстве животных.

В сущности, это даже не астропомы, а скорее древнейшие из мореплавателей, потому что, путешествуя в воздушном океане, они ориентировались по звездам задолго до того, как весло человека впервые погрузилось в морскую воду. Речь идет о птицах, совершающих свои перелеты в ночное время. Известно, что многие птицы пускаются в путь только под покровом темноты. Если в период миграций паправить в почное небо луч радиолокатора, то обнаружится, что ночью в небе гораздо больше птиц, чем днем. Ф. Зауэр получил несомненные доказательства того, что певчие птицы, мигрирующие ночью, ориентируются именно по звездам.

Весной и летом в Северной Европе можно видеть множество певчих птиц, которые выкармливают своих птенцов, гнездясь в кустарниках и живых изгородях парков и садов. С наступлением осени все они, стар и млад, отправляются зимовать в Африку. Одна из таких птиц, славка-завирушка (Sylvia curruca), летит обычно с севера на юго-восток через Балканы, а затем, пролетев над Средиземным морем и путешествуя в основном по ночам, направляется по долине Нила на юг, к месту своей постоянной зимовки в верховьях этой реки. Зауэр провел в планетарии очень остроумный эксперимент: он заставил славку-завирушку, выращенную в его лаборатории, совершить «путешествие в Африку», не покидая клетки.

Находясь под искусственным звездным небом, птица продемонстрировала ученым свою изумительную способность к «навигации». Когда на купол планетария спроецировали картину осеннего неба, характерную для Северной Европы, птица, сидящая в клетке, повернулась на юго-восток, то есть в ту сторону, куда она обычно летит осенью. Затем расположение звезд и созвездий на искусственном небе постепено изменяли так, чтобы птице казалось, что она перемещается по миграционному маршруту. Когда на куполе планетария появилось изображение неба юга Греции, птица повернулась сильнее к югу, а как только картина неба стала соответствовать небу Северной Африки, славка «взяла курс» прямо на юг. Конечно, птица сидела на месте и не пролетала ни над морями, ни над лесами, однако вела она себя так, как будто ее длительное путешествие подходило к концу.

Птица, которая провела всю свою короткую жизнь в клетке и никогда не видела неба, продемонстрировала врожденную способность ориентироваться по звездам. Она следовала по пути своих предков. Сильный «сдвиг по долготе» привел к таким же результатам. При появлении картины неба, характерного для Сибири, птица какое-то время находилась в растерянности. Такое изменение вида ночного неба было равносильно тому, как если бы ее в одно мгновенье перебросили на несколько тысяч километров на восток. Сбитая с толку птица взволнованно смотрела на незнакомое небо и с минуту оставалась неподвижной. Затем она резко повернулась и попыталась лететь (в клетке!) на запад,» т. е. стремилась вернуться назад, туда, где была раньше. Картину ночного неба постепенно меняли, как будто птица летела в Европу, и, оказавшись наконец под «осенним небом Северной Европы», она снова повернулась на юг, в направлении обычного осеннего маршрута славок. Когда на куполе планетария появилось небо Вены, птица повернулась еще больше на юг. Узнала ли она какую-то звезду или созвездие, которые, как подсказывала ей врожденная способность ориентироваться, должны быть видны при миграцпн. на юг? Наконец на куполе планетария звезды приняли такое же положение, как и на настоящем небе над планетарием, и славка повернулась на юго-восток - в направлении своей обычной миграции.

Птица снова была дома. Результаты этого эксперимента свидетельствуют о том, что славка, по-видимому, сопоставляет расположение звезд на ночном небе не только с временем суток, но и с временем года. Увидев незнакомое небо Сибири, птица обратилась к своим «часам и календарю», спрятанным где-то под перьями, и, выяснив, где в данное’ время должна наблюдаться именпо такая картина звездного неба, определила свое местонахождение. Вряд ли можно сомневаться, что славка при этом ориентировалась по звездам. Без всяких видимых ориентиров, взглянув лишь один раз на небо, птица точно определяла, где она находится. Столь сложная и точная система навигации у существа весом всего лишь около 30 граммов кажется совершенно поразительной. Ведь помимо всего прочего взаимное расположение звезд на черном бархате неба постоянно меняется: для каждого времени года характерно свое расположение звезд и каждую ночь звезды и созвездия движутся по небосводу.

Быть может, Полярная звезда, постоянно находящаяся близ северпого полюса неба, служит небесным маяком для летящих ночью птиц? Однако эксперименты доктора Зауэра заставили отвергнуть это предположение. Что же нам остается? Отрицать наличие у птицы высокоорганизованной системы навигации только потому, что мы не в силах объяснить ее устройство и принцип действия? При выдвижении гипотез о системах ориентации разных животных вряд ли будет правильным исходить из того, что существует некая единая система ориентации, свойственная всем птицам и даже всем животным. Несомненно, например, что сильная облачность мешает большинству птиц правильно ориентироваться и днем и ночью; погвидимому, солнце и звезды служат ориентирами для птиц. Но как же в таком случае объяснить, что однажды стая кайр достигла одного островка в Беринговом море раньше корабля, который она обогнала в густом тумане и который двигался к тому же острову, ориентируясь по компасу? Как ориентировались эти птицы? Ответ на этот вопрос может дать только будущее.

Лучше всего, если мы сразу признаемся, что не знаем точного ответа. Разумеется, кое-что нам все же известно, но наша теория не всегда выдерживает проверку.

Способность перелетных птиц к ориентации поразительна. Вдумайтесь сами: ласточка по одним лишь ей ведомым приметам прилетает в Африку! Но самое удивительное заключается в том, что живущая в наших краях ласточка (а это убедительно доказало кольцевание птиц) возвращается из Африки домой. Не только в Венгрию, но даже в ту самую деревню, откуда она пустилась в дальний путь, к тому самому дому, под крышей которого она свила гнездо. Можно сказать, что все эти чудеса объясняются работой некоего таинственного внутреннего механизма. Мы называем механизм ориентации таинственным, потому что еще не сумели раскрыть его тайну.

Самая распространенная теория ориентации состояла в том, что птицы обучают маршрутам перелетов себе подобных. Маршрут передается из поколения в поколение: старшие летят во главе стаи, младшие следуют за ними и со временем сами обретают способность находить дорогу домой или к местам зимовки. В основном это верно: тому есть примеры. Но начнем с "контрдовода"- с кукушки. Всем известно, что кукушка не знает своих истинных родителей: взрослая кукушка откладывает яйцо в чужое гнездо, и выращиванием птенца занимаются птицы других видов. Осенью кукушки улетают в Африку или в тропические леса Южной Азии. Но удивительнее всего, что потомство пускается в путь позже, когда кукушки старшего поколения находятся уже в пути. Они летят без вожаков, и никогда не ошибаются в выборе маршрута. Их ведет врожденный инстинкт.

Как выбирают маршрут перелета аисты? Следуют за старшими или руководствуются врожденным инстинктом? Выяснением этого вопроса занимался немецкий орнитолог Шюц. Он поставил весьма остроумные эксперименты. Аист-птица крупная, и сравнительно легко удалось установить, что западноевропейские аисты совершают перелеты по одним, а восточноевропейские - по другим маршрутам. Аисты летают планируя, они любят восходящие воздушные потоки и поэтому не срезают путь, прокладывая маршрут напрямик через море, а стремятся пересечь его в узких местах. Европейские аисты стремятся попасть кратчайшим путем в Африку. Восточноевропейские аисты летят через Босфор, а западноевропейские пересекают море у Гибралтара. Требовалось выяснить, обучаются ли аисты навигационному искусству у старших или же маршрут им подсказывает врожденный инстинкт.

Для своего первого опыта Шюц взял восточноевропейских аистов. Из гнезд он выбрал по птенцу и выкормил их сам. На волю Шюц выпустил птенцов лишь после того, как старшие аисты улетели. Молодым аистам не оставалось ничего другого, как проложить маршрут самим, без опытного вожака, и они успешно справились с задачей, избрав тот же маршрут в Африку, что и их родители. Несколько аистов было поймано в Греции: очевидно, они не сумели найти кратчайший путь через море в районе Босфора. Но направление полета в основном было выбрано верно. Значит, аистов вел врожденный инстинкт.

Затем Шюц поставил новый опыт. На этот раз он взял 754 птенца восточноевропейского аиста, отвез их на запад и предоставил выкармливать местным аистам. Сообщения удалось получить почти о 100 окольцованных птенцах: вместе со старшими они проследовали через Средиземное море по западному маршруту - у Гибралтара. Влияние старших на выбор направления оказалось сильнее, чем врожденный инстинкт.

После этого Шюц поставил еще более интересный опыт. Он увез на запад птенцов восточноевропейского аиста и там выкормил их. На волю Шюц выпустил птенцов, когда местные аисты старшего поколения уже улетели. Молодые аисты отправились было сначала в юго-западном направлении, затем повернули на юго-восток, т. е. полетели по традиционному маршруту своих предков. Из опытов Шюца следовало, что аистам подсказывает маршрут перелета врожденный инстинкт, руководствуясь которым, летали их родители. Если же поблизости оказывались аисты старшего поколения, то маршрут выбирался под влиянием вожака стаи, а им был аист старшего поколения. Следовательно, влияние старших подавляло выбор маршрута, диктуемый врожденным инстинктом.

До сих пор мы говорили о том, что перелетные птицы умеют ориентироваться, т. е. так или иначе находить дорогу к местам зимовки, а затем обратную дорогу домой. Как они ориентируются? Мы видели, что известную роль играет обучение, но не все здесь до конца ясно.

Императорские пингвины (Aptenodytes)

Есть основания полагать, что птицы ориентируются так же, как моряки. Что необходимо капитану парусного судна для того, чтобы в открытом море проложить правильный курс и прийти в порт назначения? Прежде всего для этого необходим высокоточный прибор, известный под названием секстанта и позволяющий измерять высоту солнца над горизонтом. Однако одного лишь секстанта недостаточно, так как высота солнца зависит от времени года. Необходимы специальные таблицы. Еще капитану понадобятся точные часы - хронометр: положение солнца на небосводе непрестанно изменяется с утра и до вечера. Разумеется, ни один капитан судна не обрадуется столь скудному выбору навигационных средств, но любой судоводитель в случае необходимости смог бы проложить курс с их помощью.

Выяснилось, что перелетные птицы днем ориентируются по высоте солнца, т. е. пользуются своими естественными "навигационными приборами". Разумеется, никаких "биологических секстантов" и "биологических хронометров" у птиц нет. Это доказал своими опытами в первую очередь Крамер.

Он посадил скворцов в сферическую камеру, опирающуюся на кольцеобразную подставку. Камеру можно было по желанию затемнять и освещать. Если светило солнце, то скворцы ориентировались так же, как во время полета: они выдерживали направление движения или стремились вырваться на свободу в ту сторону, куда летели бы, не будь на их пути стенки. Но стоило затемнить камеру, как скворцы утрачивали способность ориентироваться и не могли выдержать направление движения.

Затем Крамер раздвинул шторки. Скворцы могли снова видеть солнце сквозь стеклянные окошки, на этот раз заклеенные папиросной бумагой. Свет был таким, как в тумане. Но это не мешало ориентироваться скворцам, они точно "знали" свой маршрут и бились о стенку камеры, стремясь продолжить полет в правильном направлении.

В следующем опыте Крамер зашторил окошко, обращенное к солнцу, и одновременно с противоположной стороны поставил зеркало, отражавшее солнечные лучи. Скворцы изменили направление полета на противоположное: ведь теперь они ориентировались по зеркальному отражению солнца! Так было доказано, что солнце влияет на способность скворцов ориентироваться в пространстве и даже что скворцов можно обмануть.

Некоторые перелетные птицы "путешествуют" по ночам . Сразу же возникает мысль о том, что они ориентируются по звездам. Такое предположение менее вероятно, поскольку свет звезд не столь интенсивен, как солнечный. К тому же, чтобы ориентироваться по звездам, необходимо основательно знать небосвод, чтобы уметь распознавать отдельные звезды и созвездия, да и наблюдать приходится не один сильный источник света, а множество слабых.

Заслуга в решении этого вопроса принадлежит немецкому орнитологу Зауэру. Для своих опытов он выбрал славку - неприхотливую певчую птицу размером меньше воробья. Зауэр содержал славок в неволе в таких условиях, что они вообще не видели естественного света. С того момента, как они вылуплялись из яиц, птенцы славки жили только при искусственном освещении. Опыт Зауэра показал, что жившие в неволе птицы осенью и весной, когда их свободные родичи совершали свои сезонные перелеты, приходили в состояние сильного возбуждения. "Биологический календарь" как бы говорил им: настала пора пускаться в путь.

Затем Зауэр поместил славок в клетки, полностью закрытые со всех сторон стеклом. Птицы могли видеть звездное небо. Теперь осенью и зимой, т. е. во время перелетов, подопытные славки стремились вырваться из клеток на север в том направлении, в котором улетают славки на волю.

Результат, полученный Зауэром, был особенно убедительным, поскольку орнитолог экспериментировал со многими видами славок. Гаичка, садовая и полевая славки стремились лететь на юго-запад, а малая славка - на юго-восток. Именно в этих направлениях летят осенью соответствующие виды, отправляясь на зимовку в Африку. Опыт Зауэра показал, что птицы ориентируются по звездному небу.

Затем экспериментатор перенес птиц в планетарий, где специальный аппарат проектирует на огромный яйцевидный купол светлые пятнышки, яркость, размеры и положение которых в точности соответствуют звездам и созвездиям на небосводе. (Зауэр поместил в планетарий стеклянные клетки с птицами.)

Первый из таких опытов проводился осенью. Сначала птицам показали "правильное" ночное небо - такое, какое они увидели бы, находясь на воле, и малая славка настойчиво стремилась вырваться из клетки в том направлении, в каком улетают на зимовье славки на воле. Но вдруг картина ночного неба изменилась: опыт производился в планетарии, и стоящий в центре зрительного зала специальный проекционный аппарат (планетарий) позволял с легкостью воспроизводить на своде ночное небо, видимое в любом месте на земле в любое время года. Теперь птицы видели звездное небо таким, как если бы находились не во Фрейбурге (где производились опыты), а в районе озера Балхаш. (За один час Земля поворачивается вокруг своей оси на 15° географической долготы, а наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что небосвод поворачивается с такой же скоростью, но в противоположном направлении.)

Путешествующим птицам, размах миграций которых носит поистине планетарный характер, приходится полагаться на глобальные ориентирующие поля, обусловленные фундаментальными физическими свойствами Земного шара и окружающего его космоса. Особенно много надежд на понимание механизмов ориентации мигрирующих птиц породило у орнитологов геомагнитное поле, наличие которого отличает Землю от всех ближайших планет Солнечной системы.

Механизмы миграций птиц

С известной долей условности Землю можно представить себе как гигантский намагниченный шар. В каждой точке на поверхности Земного шара существует магнитное поле, направление которого легко установить с помощью стрелки компаса, которая всегда обращена к магнитному полюсу. Напомним, что магнитные полюса планеты лежат несколько в стороне от нанесенных на карты или глобус географических полюсов, сквозь которые проходит ось вращения Земли.

Стрелка обычного компаса двигается лишь вправо-влево, поэтому показывает направление лишь горизонтальной составляющей поля, будучи устремленной вдоль магнитного меридиана к магнитному полюсу Земли. Но силы земного магнетизма действуют не только в горизонтальной плоскости, но и по направлению к центру планеты, то есть магнитное поле обладает еще и вертикальной или, как говорят, гравитационной составляющей . Если бы стрелка компаса могла двигаться во всех направлениях, в том числе вверх и вниз, то ее положение заметно менялось бы по мере движения от экватора к полюсам.

На экваторе она бы располагалась строго параллельно поверхности Земли, то есть абсолютно горизонтально, указывая своим намагниченным концом строго на север. По мере продвижения от экватора ее отклонения от горизонтали становились бы все более заметными и наконец на северном полюсе стрелка обратилась бы к центру планеты, то есть встала бы вертикально. На южном магнитном полюсе стрелка также займет вертикальное положение, но ее намагниченный «северный» конец будет обращен строго вверх. Таким образом, компас, имеющий подобное устройство, можно использовать не только для указания направления на север, но и для определения своего положения на меридиане, то есть в качестве указателя широты.

Гипотеза магнитной ориентации перелетных птиц

Могут ли птицы использовать земной магнетизм так же, как мы употребляем обычный компас, стрелка которого, повинуясь горизонтальной составляющей магнитного поля, всегда обращена к северу? Способны ли пернатые чувствовать и оценивать эту составляющую? Гипотеза магнитной ориентации перелетных птиц была высказана академиком Петербургской академии А. Миддендорфом более ста лет тому назад, однако реальные возможности для ее экспериментальной проверки появились у ученых лишь в самые последние годы.

Способ изучения миграции птиц

Оказывается, что голуби с надетыми на голову спиралями из тонкой металлической проволоки с протекающим по ним электрическим током от миниатюрных батареек в опытах по в пасмурную погоду плохо возвращались домой. В ясную погоду они пользовались привычным солнечным компасом и уверенно направлялись к голубятне, ничуть не печалясь о том, что направление магнитных полей, окружавших их головы, не имело ничего общего в направлением земного магнетизма.

В пасмурную погоду голуби со спиралями на голове совершали грубые ошибки при прокладке курса и улетали невесть куда, тогда как голуби без спиралей не испытывали заметных трудностей. К настоящему времени имеется немало и других свидетельств способности пернатых к употреблению магнитного компаса. Значительно больше сомнений вызывает пока умение птиц использовать гравитационную составляющую магнитного поля для того, чтобы определять свое местонахождение.

Вращение Земли и миграция птиц

Одно время предполагали даже наличие у птиц способов навигации, основанных на использовании сил Кориолиса. Эти силы возникают благодаря вращению Земного шара; они возрастают по направлению от полюса к экватору в соответствии с увеличением скорости вращения точек, расположенных на поверхности земной сферы. Глобальными проявлениями сил Кориолиса в планетарном масштабе являются подмыв берегов рек, текущих в меридиональном направлении, и закручивание исполинских атмосферных вихрей. На использовании этих сил основано устройство гирокомпаса - прибора, который при любых положениях воздушного или морского судна самопроизвольно устанавливается вдоль географического меридиана. Силы Кориолиса годятся для того, чтобы по ним определять географическую широту в пределах одного полушария.

Если к ним добавить еще один указатель места, например одну из составляющих магнитного поля Земли, то можно получить искомую систему из двух координат (за счет уже отмеченного нами несовпадения осей магнетизма и вращения), позволяющую создать магнитно-гравитационную» карту. Однако расчеты показали, что для того, чтобы быть воспринятыми пернатыми, сила Кориолиса все же слишком малы и, в частности, безнадежно перекрываются и маскируются теми ускорениями, которые воздействуют на птицу в полете (на взлете, при разгоне или торможении, да и вообще при любом изменении скорости полета или положения в пространстве).

Навигация птиц

Различие между компасной ориентацией и навигацией

Движение к цели включает два компонента. Во-первых, компасную ориентацию - умение поддерживать в течение длительного времени выбранный курс, и, во-вторых, навигацию - умение проложить курс между двумя пунктами, исходя из сравнения их координат, то есть по сохраняемой в памяти карте.

Различия между простой компасной ориентацией и навигацией иллюстрирует опыт по перевозке скворцов. Несколько тысяч птичек поймали и окольцевали, перевезли из Голландии в Швейцарию и выпустили. Молодые птицы, которые совершали первую в своей жизни миграцию, направились из Швейцарии на юго-запад. У них получилось выбрать правильное направление, но они в итоге отклонились от курса и оказались заметно южнее места, к которому направлялись, и соответственно им ничего не оставалось, как перезимовать в Испании и южных областях Франции.

По компасу молодняк сориентировался верно, но сделать поправку на некоторое смещение с привычной им трассы скворцам оказалось не под силу. А взрослые скворцы, уже имевшие миграционный опыт, прекрасно показали, что владеют отличной снайперской навигацией. Они смогли сориентироваться и сразу проложили новый курс в северо-западном и западном направлениях и в итоге с легкостью достигли привычных им зимовок.

Разница между пространственной ориентацией взрослых и молодых птиц

В чем же разница между пространственной ориентацией взрослых и молодых птиц? Скорее всего в том, что движение к зимовкам у молодняка, преодолевающей маршрут впервые в жизни, подчиняется в основном инстинктивным программам поведения. Иными словами, юный скворец обладает врожденной способностью лететь в направлении зимовок и довольно точно представляет себе, какое именно расстояние ему необходимо преодолеть для того, чтобы их достигнуть.

Другое дело взрослые птицы, уже побывавшие на зимних квартирах и получившие там определенную информацию. Какую именно - самый трудный и ключевой вопрос, точного ответа на который пока не существует. Это может быть любая астрономическая или геофизическая информация, при посредстве которой можно дать уникальную характеристику любой точки на поверхности Земного шара. Так вот, взрослая птица скорее всего умеет сравнивать хранящуюся в памяти информацию о зимовке с текущей информацией о месте своего нахождения. Все дальнейшее - уже дело техники и представляет собой простую задачу для любого субъекта, владеющего навыками ориентирования с помощью компаса.

Способность голубей находить путь к дому

Поразительные способности голубей находить путь к дому известны с незапамятных времен. Армии древних персов, ассирийцев, египтян и финикийцев отправляли с голубями сообщения из походов. Во время обеих мировых войн голубиная почта сослужила такую службу, что в честь пернатых письмоносцев были воздвигнуты памятники в Брюсселе и французском городе Лионе. На соревнованиях почтовых голубей отвозят за 150-1000 километров и выпускают. Время возвращения птиц в голубятню регистрируется с помощью специальных устройств. Хорошо тренированные голуби летят к дому со средней скоростью 80 километров в час, лучшие из них способны преодолеть 1000 километров за день.

Третий памятник голубям еще не построен, но давно ими заслужен благодаря выдающемуся вкладу в изучение способов ориентации пернатых. Выяснилось, например, что голуби могут издалека возвращаться в голубятню вопреки сильнейшей «близорукости». «Близорукими» птиц делали на время опыта, надевая им на глаза матовые контактные линзы, позволявшие различать лишь контуры ближайших предметов. И вот с такими линзами голубей выпускали в 130 км от голубятни. Полуслепые птицы взмывали ввысь и на большой высоте устремлялись домой, не видя вокруг себя ничего, кроме непроницаемого серого тумана. Почти всем удалось благополучно добраться до места, хотя «близорукость» не позволила найти саму голубятню. Голуби опускались в радиусе 200 метров от нее и терпеливо ожидали избавления от надоевших линз.

Компасы птиц

Когда курс известен, следовать по нему в течение длительного времени можно только с помощью компаса. В зависимости от обстоятельств птицы уверенно пользуются «компасами» по крайней мере трех разных типов. В дневное время птицы с большой точностью определяют положение сторон света по солнцу. Этому не препятствует даже легкая пелена облаков до тех пор, пока она еще позволяет чувствовать положение светила на небосводе. Ночью на смену солнечному приходит звездный «компас», и в искусстве обращения с ним многие птицы, совершающие ночные миграции, также достигли больших успехов. Когда погода портится окончательно и небо закрыто облаками круглосуточно, на выручку пернатым путешественникам приходит магнитный «компас», с которым они также управляются очень умело.

Таким образом, на вопрос о том, каким «компасом» пользуются пернатые путешественники, ученые располагают почти исчерпывающим ответом. Хуже пока обстоит дело с пониманием того, что собой представляет «штурманская карта» птиц и какими методами пользуются они для того, чтобы отмечать на ней свое местоположение. Напомним, что мореплаватели научились делать это по-настоящему лишь с появлением точных измерительных приборов.

Прежде всего хронометра - часов с очень точным ходом, позволяющих в строго определенный час в течение многомесячного плавания отслеживать высоту светил над горизонтом и их азимут - то есть расположение по отношению к направлению на север. Положение светил определяют с помощью секстанта - довольно сложного инструмента, без которого на протяжении трех последних столетий не покинуло порта ни одно судно дальнего плавания. Чтобы «получить место» корабля, необходимо проделать минимум два измерения высоты или азимута светил - в любом сочетании.

Получив необходимые цифры с помощью навигационных таблиц, частично освобождающих штурмана от сложных расчетов, он может с точностью до нескольких миль определить географическую долготу и широту, под которыми в момент измерений находилось судно. Более точные, но несоизмеримо более дорогие способы навигации, подсказывающие положение морского или воздушного судна с точностью до десятков метров, стали возможны лишь с появлением космических средств.

Солнечные и звездные компасы

Таким образом, по положению Солнца или звезд на небе можно не только поддерживать курс, используя светила как замену компасу, но и определять свое положение на поверхности планеты, используя светила как указатели места. В настоящее время твердо установлено, что птицы обладают врожденным умением пользоваться солнечным и звездным «компасами», благодаря наличию у них точных «внутренних часов», позволяющих выбирать правильное направление при любом положении светил в течение суток.

Могут ли птицы использовать Солнце и звезды для определения местоположения?

Если эволюция навигационных систем птиц пошла бы по тому же пути, что и развитие штурманского дела, то пернатым пришлось бы найти замену хронометру, секстанту, календарю и сверх того овладеть суммой знаний по астрономии хотя бы в объеме программы средней школы. Тогда, очутившись в незнакомой местности, тот же почтовый голубь мог бы определить свое положение по отношению к дому, оценивая разницу между высотой стояния солнца и азимутом светил в новом месте и сохраненной в памяти высотой и азимутом тех же светил в тот же самый день и то же самое время над родной голубятней.

Проще всего дождаться на новом месте наступления местного полудня - момента верхней кульминации центра Солнца. Затем следует сделать две вещи. Во-первых, посмотреть на часы, идущие по «домашнему» времени, и установить разницу в моменте наступления полудня. Если Солнце вышло в зенит раньше 12.00, то дом остался на западе, если позже - то на востоке. Во-вторых, надо взглянуть на Солнце и оценить его высоту над горизонтом. Если Солнце в полдень стоит выше, чем дома, значит, судьба занесла вас на юг, если ниже - юго на север (в Южном полушарии, естественно, наоборот).

На первый взгляд здесь все просто, но в действительности трудности неописуемые. Чтобы пользоваться этим методом, даже в его простейшей модификации, нужен колоссальный объем памяти и высочайшая точность измерений. Такими ресурсами памяти мозг птиц не располагает. К тому же измерения в целях навигации слишком сложны для того, чтобы их можно было произвести «на глазок».

Например, на широте города Симферополя на каждые 100 километров пути высота Солнца меняется всего на 1°, время восхода и заката - менее чем на 5 минут, азимут Солнца - меньше чем на 1,5°. Пользоваться астрономической ориентацией легче на дальних расстояниях - по мере его сокращения требования к точности измерений неуклонно возрастают.

Орнитологи приложили много сил для того, чтобы обнаружить сходство в методах навигации птиц и людей. Но все исследования в этом направлении пока не принесли успеха. Скорее всего, пернатые определяют свое местоположение на поверхности Земли и вычерчивают свои «карты» иными способами. Какими именно - это предстоит выяснить в будущем. Вот как видит эту проблему известный специалист в области миграций птиц петербургский профессор В.Р. Дольник: «Приходится признать, - пишет он, - что навигационная система ведет птиц в точку - в самом прямом смысле этого слова, в которой они когда-то получали (или из которой продолжают получать) некую информацию.

Очевидно, что известных нам пределов точности систем, обеспечивающих астрономическую, геомагнитную или гравитационную навигацию у птиц, на 2-3 порядка недостаточно для навигации в точку. Это вновь (как и при изучении хоминга почтовых голубей) ставит вопрос о некоем неизвестном нам факторе, позволяющем подразумевать абсолютную навигацию, или об известном факторе, но неизвестном способе его использования для навигации».

Вопрос о том, как птицы мигрируют и находят верный путь даже на больших расстояниях, всегда интересовал людей. Навигация птиц до конца не изучена. Наверняка ученый, окончательно разгадавший механизмы ориентации птиц, получит Нобелевскую премию.

Как птицы находят верный путь?

Вопрос о том, как птицы мигрируют и находят верный путь даже на больших расстояниях, всегда интересовал людей . Долгие годы считалось, что важную роль в правильной навигации играют звезды, солнце. На сегодняшний день уже давно известно, что основную роль в ориентации птиц играет магнитное поле. Учёные насчитывают около 50 видов живых существ — млекопитающих, птиц, земноводных, пресмыкающихся, рыб и даже насекомых, которые могут пользоваться магнитным полем Земли для навигации. Но даже с такими развитыми технологиями мы можем только предпологать о механизмах восприятия магнитного поля. В последнее десятилетие пристальное изучение магнетизма Земли позволило обнаружить несомненную связь живых организмов с этим явлением. И это проясняет картину возможных сбоев навигационной системы китов, а также потерю пути при дальних массовых перелетах птиц и поразительно точное следование нужным курсом при обычных благополучных условиях.

Предположительно у птиц есть несколько способов восприятия :
- Глаза
- Клюв

Птицы видят магнитное поле Земли

По последним сообщениям Nature, исследователи из University of Oldenburg обнаружили, что перелетные птицы не просто «чувствуют» магнитное поле Земли, но видят его глазами.
Учёные проводили свои исследования на садовых славках (Sylvia borin), которым вводили молекулярные маркеры, способные перемещаться по нервным волокнам во время передачи сигналов между нервными клетками. Один вид маркера был введен в сетчатку глаза, а второй – в область мозга(«кластер N»), которая является единственной областью мозга у птиц, связанной с ориентированием с помощью магнитных полей.
Результаты ошеломили исследователей. Выяснлось, что птицы не просто чувствуют магнитное поле — они видят его.

В глазах за эту функцию отвечают молекулы белков криптохромов, которые могут находиться в разных состояниях в зависимости от собственной ориентации относительно магнитных полей.

Какой глаз видит магнитное поле?

Учёные уже догадались, что птицы способны видеть магнитное поле. Вольфганг Вильчко не остановился на достигнутом и продолжил эксперименты с малиновками. Для этого он намеренно вызывал у птиц желание лететь на юг. Птицам поочередно закрывали то левый, то правый глаз . Малиновкам из контрольной группы оставили глаза открытыми. Много дней птиц приучали носить шапочки, закрывавшие им один глаз. Только после этого начался эксперимент. Результаты не заставили себя ждать и не оставили никаких сомнений. Птицы из контрольной группы летели в том самом направлении, как и положено было при перелете. Такой же маршрут выбирали и птицы, глядевшие правым глазом. А вот с изменением склонения магнитного поля изменялось направление перелета. А те птицы, у которых был открыт только левый глаз вообще не могли понять куда нужно лететь. Очевидно, их «компас» спрятан в правом глазу. Все нервные волокна, отходящие отсюда, ведут в левую половину мозга, которая и обрабатывает информацию о магнитном поле Земли.

Для чего в клюве магнитные кристалы?

Учёные предполагают, что кроме зрительного восприятия, у перелетных птиц может существовать еще один орган восприятия магнитных полей. Это клюв , в котором были найдены магнитные кристаллы . Предполагается, что эти две системы дополняют друг друга: глаза играют роль компаса , а с помощью клюва измеряется напряженность магнитного поля и составляется своеобразная навигационная карта для перелетов.

«Компасы птиц». Эксперимент Вольфганга Вильчко

Вольфганг Вильчко впервые доказал, что мигрирующие голуби используют магнитное поле, чтобы ориентироваться во время перелета. Их магнитные сенсоры показывают им направление силовых линий магнитного поля. На отклонение стрелки голубиного компаса влияет угол наклона магнитного поля Земли к её поверхности. Так птицы определяют где полюса, а где экватор. Внутренний компас птиц подстраивается под напряженность магнитного поля Земли, но может перестраиваться и под другие значения напряженности магнитного поля во время миграции птиц.

Компасы такого типа были обнаружены более чем у двадцати видов птиц, в основном, у перелетных певчих птиц.

Эксперимент Вольфганга Вильчко

Только что вылупившихся цыплят ученые высаживали рядом с красным мячиком, который птицы воспринимали как свою «мать». Затем ученые прятали мяч за одним из четырех экранов, который был установлен в северном направлении.

Дальнейшие эксперименты показали, что магнитные датчики цыплят действуют схоже с датчиками голубей. Они также реагируют на отклонение и напряженность локального магнитного поля Земли. Оказалось, что птицам нужен для ориентации коротковолновый свет (видимо, голубой). В длинноволновом диапазоне за желтым светом эта способность теряется у всех птиц, которых удалось проверить на сегодняшний день. Эти эксперименты привели ученых к выводу, что способность к ориентации по магнитному полю Земли может быть у всех птиц. Они считают, что способность ориентироваться по магнитному полю Земли появилась давно , задолго до того, как птицы начали мигрировать, и существовала у примитивных птицеобразных, помогая им ориентироваться на местности: в поисках пищи и воды, своих гнезд, мест для сна.

Эксперимент Мартина Викельского

Учёные из университета Принстона выяснили, как ориентируются перелётные птицы. Профессор Мартин Викельский со своими коллегами выбрал для эксперимента дроздов, которые пересекают штат Иллинойс на пути из Южной Америки в Канаду. Дрозды летят ночью и было известно, что птицам помогает внутренний магнитный компас. Учёные отловили нескольких птиц и поместили их в клетки с сильным магнитным полем, направленным поперёк магнитного поля Земли . После прыбывания в такой клетки птичий компас действительно сбился. Дроздов выпустили ночью и вместо севера они полетели на запад и прошли так в неправильном направлении несколько сот километров. Полёт птиц отслеживали по крошечным радиопередатчикам. Но через день птицы снова повернули на север , заново «откалибровав» свой магнитный компас. Предположительно птицы сориентировались по закату.

Разные породы птиц используют разные способы ориентации. Это может быть и магнитное поле Земли, и Солнце, и звёзды, и поляризованный свет.

Навигация почтовых голубей. Эксперимент Анны Гальярдо

Очень известными навигаторами являются почтовые голуби. Почтовый голубь, даже если его увезти за 1000 километров, в большинстве случаев летит к привычной голубятне по кратчайшему маршруту. Способностью возвращаться к гнездовьям из незнакомых дальних мест обладают многие птицы.

Итальянские исследователи во главе с доктором Анной Гальярдо из университета Пизы пришли к выводу, что не сбиться с правильного пути, преодолевая расстояния в сотни километров, почтовым голубям помогает обоняние.

В 2004 году новозеландские учёные выдвинули гипотезу о магнитных частицах в клювах голубей, играющих роль микроскопического компаса. Но Гаглиардо говорит, что птицы могут применять и другой метод: «Они действительно имеют способность обнаруживать магнитные поля, но это не означает, что голуби всегда используют только это».

Эксперимент

Учёные из Пизы удалили у 24 почтовых голубей часть обонятельного нерва , а у других 24 птиц части черепного тройничного нерва. Третья группа из 24 птиц никаким вмешательствам не подвергалас ь, оставшись в качестве контрольной группы. Все три группы птиц были выпущены на волю приблизительно в 50 километрах от их дома-голубятни. На следующий день все, кроме одной, птицы с повреждённым тройничным нервом были дома - это значит, что способность обнаруживать магнитные поля в данном случае не использовалась . Из группы контроля тоже потерялся только один голубь. А большинство голубей, лишённых обоняния, до голубятни так и не добрались - вернулись лишь четыре птицы .

Всё это говорит о том, что почтовые голуби создают «карты запахов» тех областей, над которыми пролетают, и в дальнейшем используют их для навигации.

Место, где разрываются птичьи сердца

Джатинга, расположенная в 334 км к югу от города Гувахати. Это место, полное тайн для ученых, и настоящий кошмар для птиц. В течение около четырех месяцев, начиная с августа, когда ночи становятся безлунными, туманными, ветреными и дождливыми, эта деревня, где проживает не более 2.500 человек, превращается в кладбище птиц: они летят сюда, чтобы разбиться насмерть.

По легенде люди из племени Земи Нага стали первыми свидетелями странного поведения птиц. Произошло это в конце XIX-ого века, когда птицы, потеряв ориентацию, тысячами стекались на свет костров , которые местные жители жгли для отпугивания диких свиней. Птицы стали падать замертво , это напугало жителей деревни, и они решили, что это не добрый знак, что это боги сбрасывают с небес злых духов в птичьем обличии. Находится в опасном месте люди племени Зами Нага не захотели и вскоре покинули деревню Джатинга.

В 1905 года на это место пришло другое племя – Джайнтиа. Люди вновь были поражены странным поведением птиц, падавших им на головы, когда жители деревни при свете факелов собирали свой скот. Свет, который давали бамбуковые факелы, чем-то привлекал стаи птиц. Но, в отличие от племя Земи Нага, люди из рода Джайнтиа посчитали птиц «даром, посланным богами».

Обнаружил загадочную долину английский чаевод Е.П. Джи , который сам наблюдал такой «птицепад» и описал его в книге «Девственная природа Индии» в 1957 году. Он не был орнитологом, и специалисты посчитали его сообщение о необычном поведении птиц выдумкой . Лишь зоолог Сенгупта заинтересовался этим и отправился в горы Ассама, чтобы на месте проверить достоверность рассказанного чаеводом.

Сенгупта пришел к выводу, что причинами странного «птицепада» служат геофизические аномалии и особое состояние атмосферы , которые нарушает работу нервной системы птиц.

Копия поста с сайта LiveJournal

Entry tags: работа навигация птиц
Отвечал в комментах на вопрос о том, как голуби находят дорогу домой, и решил повторить у себя в журнале.
Наверное, способность животных к навигации — это один из самых интригующих вопросов в зоологии, многим будет любопытно почитать короткое обобщение наших знаний по данному вопросу.

С возвращеним голубей домой история давняя и все еще толком непонятная. Способность находить свой дом (хоминг) есть у всех птиц, не только у голубей. Но голуби оседлые, весь год живут на одном месте, и достаточно крупного размера, чтобы нести письмо, поэтому их удобно использовать в качестве почтальонов, что люди издавна и делали. Естественно, была проведена их селекция на способности к навигации. Теперь это один из самых удобных модельных видов для изучения хоминга и механизмов навигации животных. Написано на эту тему горы статей и книг. В последнее время появилась возможность одевать на птиц разнообразную аппаратуру — GPS-логгеры, радиопередатчики, приборы для снятия электроэнцефалограммы в полете и пр. Одна из самых интересных работ была сделана в Италии — на голубей повесили GPS, и завезли на несколько десятков км и выпустили. Оказалось, что голуби возвращались вдоль крупных автомагистралей, двигались вдоль них, пока направление к дому более-менее совпадало с направлением дороги, а потом поворачивали на транспортной развязке, если новая магистраль точнее вела к дому. Но принципиальное направление к голубятне они выбирают, используя информацию из разных источников. Это и солнце, и магнитное поле, и запаховая ориентация. Есть несколько научных школ, каждая из которых занимается одим из этих видов ориентации, но, похоже, что все системы есть у птиц, и всеми они могут пользоваться. Только в зависимости от условий выбирают одну из них или несколько сразу.
Самой древней, похоже, является магнитная система, она есть у многих животных. Птицы могут чувствовать магнитное поле земли и ориентируются с его помощью. Видимо, у птиц есть магнитная карта района, где они живут, и представление о принципах изменения магнитного поля при перемещениях в масштабе планеты.
Птицы пользуются солнцем для ориентации примерно также как человек. У них есть внутренние часы, и они вычисляют, на какой угол относительно солнца нужно повернуть, чтобы лететь в нужном направлении. Они вводят поправку на движение солнца. Если перевести им часы, посадив в вольеру на другой фотопериод, когда субьективный день птицы начинается тогда, когда в природе солнце уже в зените, например, то птицы будут ошибаться как раз в соответствии с продолжительностью этого временного сдвига.
Похоже, что запахи тоже могут служить ориентирами, по крайней мере, у голубей и альбатросов.

Подведём итоги

Система навигации у птиц — сложная, многоступенчатая система врожденных программ и приобретенного индивидуального опыта.Для ориентации в пространстве птицы используют различные «внутренние компасы»:

- магнитное поле Земли
- «карты запаха»
- Солнце
- звёзды
- поляризованный свет

Голубиная почта всегда пользовалась уваением, ведь они без труда найдут дорогу домой. Но всё чаще искусственные источники света и многие другие действия человека путают птиц, что приводит к многочисленным смертям пернатых.