Как птицы находят истинный север?

Как птицы находят истинный север?

Мимо моего окна стремительно пролетают черные стрижи, преследующие свою добычу – насекомых, и кажется, что в их пронзительных криках звучит яростный восторг. Меня радует их появление – это первое доказательство того, что наконец наступило лето. Эти замечательно быстрые и ловкие летуны редко садятся – за исключением тех случаев, когда они строят свои земляные гнезда и выкармливают птенцов. Мы знаем теперь, что вне периода размножения они могут оставаться в воздухе до десяти месяцев подряд. Если по пути находится достаточно пищи и воды, перелет из Африки на север Европы не представляет для них никаких трудностей, хотя спят ли они на лету – как это, по-видимому, делают некоторые птицы семейства фрегатов, – мы так пока и не знаем.
 
Сезонные появления и исчезновения птиц озадачивали древних, и они придумывали в высшей степени странные объяснения тому, что наблюдали. Аристотель (384–322 до н. э.) считал, что горихвостки, которых он видит летом, – это те же самые птицы, что и зарянки, появляющиеся зимой, но видоизмененные: они никуда не улетают, а просто меняют окраску. На самом деле, как мы выяснили с тех пор, разные виды мигрируют в противоположных направлениях – и меняются местами друг с другом.
 
В 1555 году в книге шведского архиепископа Олауса (Олафа) Магнуса была опубликована гравюра, на которой был изображен человек, вытаскивающий из озера сеть, полную ласточек. Магнус утверждал, что именно там ласточки проводят зимние месяцы и что птицы, пойманные таким образом, могут ожить под действием тепла, хотя живут после этого недолго. А в 1703 году англичанин Чарлз Мортон написал памфлет, в котором уверял, по-видимому вполне серьезно, что аисты проводят зимние месяцы на Луне.
 
Преподобного Гилберта Уайта (1720–1793), священника, жившего в маленькой английской деревне Селборн, явление сезонной миграции тоже озадачивало, но он не сомневался в его реальности. В 1771 году в письме скептически настроенному корреспонденту, который «не был пылким сторонником миграции», он настаивал, что даже если некоторые из ласточек проводят зимние месяцы в спячке, тем не менее:
 
…миграция, несомненно, существует в некоторых местах, о чем подробно сообщил мне брат, живущий в Андалусии [самой южной провинции Испании]. Он был очевидцем перемещений этих птиц в течение многих недель подряд, как весной, так и осенью, в каковое время мириады ласточек и им подобных пересекают [Гибралтарский] пролив с севера на юг и с юга на север, смотря по сезону.
 
Вероятно, первым наглядным – и даже слишком наглядным с точки зрения несчастной птицы – доказательством существования дальних сезонных перелетов птиц был найденный в одной деревне на севере Германии еще живой аист, пронзенный стрелой несомненно африканского происхождения. Дело было в 1822 году, и чучело этого аиста в конце концов оказалось в коллекции Зоологического музея в Ростоке, где его можно видеть и сейчас. Появление этого так называемого Pfeilstorch (буквально «стрелоаиста»), а впоследствии и других, весьма многочисленных, стойких жертв африканских лучников, доказало, что некоторые птицы действительно совершают ежегодные перелеты на огромные расстояния.
 
Легендарный американский орнитолог и художник Джон Джеймс Одюбон (1785–1851) добавил к этой головоломке еще один недостающий фрагмент. В 1830-х годах он выпустил великолепный альбом раскрашенных гравюр под названием «Птицы Америки». В сопроводительном тексте он описал, как привязал к ногам молодых мухоловок, гнездо которых находилось рядом с его домом в Пенсильвании, тонкие серебряные нитки. По его наблюдениям, улетев осенью на юг, те же самые птицы, которых можно было отличить по этим серебряным украшениям, вернулись весной на место своего рождения. Это свидетельство показало, что по меньшей мере некоторые из перелетных птиц год за годом исправно возвращаются на одно и то же гнездовье.
 
В 1899 году датский учитель и орнитолог Ханс Кристиан Мортенсен (1856–1921) впервые провел успешные опыты по кольцеванию птиц. Вместо серебряных нитей он использовал металлические метки из алюминия, на каждой из которых были идентификационный номер и обратный адрес. С тех пор эта методика играла ключевую роль в установлении путей миграции многих видов птиц. Другим полезным способом, особенно на оживленных перекрестках миграционных маршрутов, таких как Рыбачий на Балтийском побережье России, оказалась ловля птиц ловушками и сетями.
 
Однако полностью изменила наши знания о бионавигации революция в электронике. Радары, появившиеся во время Второй мировой войны, широко используются с тех пор для слежения за перелетными птицами и летающими насекомыми, такими как пчелы или мотыльки. Помимо разнообразных регистраторов данных, записывающих информацию, которую можно извлечь из них впоследствии, спутниковые передатчики сообщают пролетающим вверху спутникам точные данные о местоположении птиц в режиме реального времени – причем теперь миниатюризация позволяет устанавливать такие приборы даже на очень мелких птицах.
 
Мы живем в «золотом веке слежения за животными» и можем ожидать множества новых открытий, которые прольют свет не только на навигационное поведение, но и на широкий круг важных биологических и экологических вопросов.
 
Перелетные птицы составляют приблизительно половину всех видов птиц, и у нас имеется огромное количество данных о путешествиях, которые они совершают. Некоторые из них покрывают гигантские расстояния: полярная крачка – лишь экстремальный пример таких птиц. Живущий в Северной Америке боболинк перелетает от своих гнездовий в Канаде до самого Уругвая. Сходным маршрутом следует и свенсонов канюк, перелетающий большими стаями из прерий Северной Америки в аргентинскую пампу. Черные казарки гнездятся в арктическом Заполярье – дальше к северу, чем любые другие гуси, – и некоторые из них перелетают с самого острова Врангеля, лежащего у северо-восточного побережья Сибири, в Мексику. Это путешествие включает в себя безостановочный перелет через Тихий океан длиной 4800 километров.
 
Хищные птицы обычно не летают над водой, но из этого правила существует одно замечательное исключение. Амурский кобчик, мелкий насекомоядный сокол, гнездящийся в летние месяцы в Монголии, Сибири и на севере Китая, пролетает к концу года около 13 000 километров до юга Африки. Во время этого путешествия он преодолевает около 4000 километров над океаном, между юго-западной частью Индии и Восточной Африкой: это самый длинный морской перелет, известный у хищных птиц. Для поддержания сил в пути эти птицы, возможно, питаются перелетными стрекозами, которые путешествуют в том же направлении.
 
Многие перелетные птицы путешествуют смешанными группами, состоящими из взрослых особей и молодых птиц. Одно из огромных преимуществ этой системы состоит в том, что она позволяет старшим птицам показать молодым правильный маршрут миграции. В принципе, поскольку каждое поколение передает свои знания следующему, представители этих видов могут полностью полагаться в поисках пути на заученную информацию о наземных ориентирах. Однако трудно понять, как могут применять такую методику птицы, перелетающие на дальние расстояния над открытым морем, а птицы, летающие в одиночку, очевидно, и вовсе не могут ее использовать.
 
Одинокие кукушата

Не все молодые перелетные птицы могут воспользоваться советами взрослых. К тому времени, когда молодая обыкновенная кукушка покидает гнездо своих приемных родителей, ее настоящие родители уже летят на юг, направляясь к своим зимовьям в Южной и Центральной Африке. Поэтому молодой птице приходится искать дорогу самостоятельно.  Иногда молодых птиц даже удается убедить следовать за человеком, летящим рядом с ними на сверхлегком летательном аппарате. Эта методика была использована в попытках сохранения исчезающего американского белого журавля (Grus americana) в Северной Америке, а впоследствии – для возвращения лесного ибиса (Geronticus eremita) на традиционные места гнездовий в Европе. Стая птиц, следующая за человеком, несомненно, представляет собой трогательное зрелище, хотя такое тесное взаимодействие с людьми вполне способно повредить способности птиц успешно выращивать птенцов. Подобно многим другим перелетным видам, кукушки совершают свои перелеты ночью, отчасти потому, что ночью воздух прохладнее (а перегрев бывает серьезной проблемой для летящих птиц), а отчасти – чтобы не привлекать внимания хищников. Молодая кукушка, которая никогда раньше не совершала такого путешествия, очевидно, не может следовать по заученному маршруту. Какие же методы навигации она может использовать?
 
В течение долгого времени предполагалось, что молодые кукушки используют унаследованную программу ориентирования, которая, по сути дела, направляет их в нужную сторону и говорит им, как долго следует лететь. Эта гипотеза сводится к тому, что такая система «часов и компаса» должна позволить им попадать, по меньшей мере приблизительно, в нужное место, но она плохо согласуется с результатами недавнего эксперимента по отслеживанию таких кукушек.
 
Этот эксперимент показал, что кукушата следуют по удивительно узкому «коридору» и останавливаются по пути для отдыха и подкрепления сил приблизительно в одних и тех же местах. Оказалось, что при перелете длиной более 5000 километров среднее расстояние между двумя отдельными птицами составляет всего 164 километра. Эти наблюдения заставляют предположить, что здесь, вероятно, действуют другие механизмы, в том числе, возможно, некая передающаяся по наследству способность распознавать крупные элементы ландшафта, отмечающие правильный маршрут.
Природа необычайных навигационных способностей молодых кукушек остается загадкой, но эти птицы – как и другие мигранты-одиночки, а также те перелетные птицы, которые совершают длинные путешествия над лишенным каких-либо ориентиров открытым океаном, – должны по меньшей мере иметь возможность использовать какой-то компас, который позволяет им устанавливать и прокладывать прямой курс.
 
Как мы знаем на примере насекомых, такой компас, в частности, может быть основан на использовании небесных ориентиров – другими словами, узоров, наблюдаемых в небе.
 
Птицы Северного полушария могут использовать Полярную звезду. Она всегда находится на истинном севере (истинном, а не магнитном: магнитный полюс постоянно перемещается и сейчас находится на расстоянии около 500 километров от полюса географического). Значит, если вы движетесь прямо на нее, вы движетесь на север; если она справа от вас, вы движетесь на запад и так далее. Поэтому птица может держать прямой курс в любом направлении, просто стараясь сохранять постоянным угол между своим направлением и направлением на Полярную звезду. Для этого не нужно ни использовать какие бы то ни было часы, ни выполнять какие бы то ни было вычисления. Одно из наиболее широко используемых приспособлений для изучения миграционного поведения птиц – это конусная клетка Эмлена (воронка Эмлена). В этом почти невообразимо простом устройстве, изобретенном Стивеном Эмленом, используется то обстоятельство, что находящиеся в неволе птицы упорно пытаются улететь из клетки именно в предпочтительном направлении миграции. В традиционной конструкции клетки Эмлена птица стоит на чернильной подушечке, расположенной на узком дне воронки. Когда птица подпрыгивает, пытаясь улететь, она оставляет чернильные следы на бумаге, которой выстелены наклонные стенки воронки. Считается, что по получившемуся в результате рисунку можно определить, в какую сторону стремится птица.
 
В конце 1950-х годов Францу Зауэру пришла в голову блестящая идея проверить, как птицы будут реагировать на модель звездного неба, представленную в планетарии. Он заключил, хотя и на маленькой выборке птиц, что они вполне способны использовать звезды в навигационных целях. Позднейшие работы Эмлена, в которых использовалась его знаменитая воронка, показали, что индиговые овсянковые кардиналы, хотя и не обращают внимания ни на одну звезду по отдельности, способны различать рисунок звезд, вращающихся вокруг Полярной звезды.
 
Кардиналы оказались способны узнавать центр вращающегося рисунка, хотя точное расположение звезд в нем их не волновало. Когда птицам показали ночное небо, которое вращалось вокруг Бетельгейзе – яркой звезды в созвездии Ориона, – а не Полярной звезды, их это нисколько не смутило, и они взяли курс в соответствии с этой конфигурацией. Тот факт, что, когда звезды от них закрывали, они совершенно теряли ориентацию, показывает, насколько важны для них звездные рисунки. Поэтому легко понять, почему световое загрязнение представляет для них столь грозную опасность: точная навигация по звездам возможна только в том случае, когда эти звезды видны.
 
По-видимому, таким же образом находят верный курс и многие другие птицы, совершающие перелеты по ночам. Огромное преимущество такой системы состоит в том, что, заучив ее, ею очень просто пользоваться, причем, в отличие от солнечного компаса, она не требует никаких поправок на время. Однако все еще неясно, как именно птицы учатся узнавать эти рисунки в ночном небе. Трудно поверить, чтобы они могли замечать движение звезд – оно происходит слишком медленно; возможно, однако, они могут делать вывод о нем, сравнивая во время полета «снимки» неба, сделанные через некоторые временные интервалы.
 
Еще в 1930-е годы орнитолог и писатель Роналд Локли, живший на маленьком острове Скокхолм у юго-западных берегов Уэльса, продемонстрировал, что обыкновенный, или малый, буревестник способен на потрясающие подвиги в области дальней навигации. Он отвез двух диких птиц этого вида на самолете со Скокхолма в Венецию – то есть в место, в которое в обычных обстоятельствах они никогда не попадали. Тем не менее один из буревестников благополучно вернулся в свою нору всего через две недели.
 
Но это достижение меркнет по сравнению с тем, что произошло в 1953 году, когда Локли уговорил Розарио Маццео, заезжего музыканта, возвращавшегося в США, взять с собой пару буревестников:
 
Этим вечером я уехал из Тенби в графстве Пемброкшир на ночном лондонском поезде. Птицы вызвали немало удивления и веселья у моих соседей по вагону, которые никак не могли понять, что за мяукающие звуки и гоготание раздаются столь поздним вечером из моего купе. Весь следующий день птицы оставались в картонной коробке, каждая в своем отделении, а вечером я сел в самолет, улетавший в Америку, и засунул их под сиденье.
 
К сожалению, лишь одна из птиц пережила это (должно быть, чрезвычайно трудное) путешествие, и Маццео выпустил ее немедленно по прибытии в Бостон. Расстояние оттуда до Скокхолма лишь немногим меньше 5000 километров, но птица (которая была окольцована) добралась до своей норы всего за 12,5 суток – более того, она прилетела еще до того, как пришло письмо, в котором сообщалось о ее выпуске. Вполне понятно, что человек, нашедший ее, был «совершенно ошарашен».
 
 

«Человек, который осмеливается потратить впустую час времени, еще не осознал цену жизни»

Чарлз Дарвин

Файлы

Обман в науке

Как богословы извращают роль науки в жизни общества

От имени науки. О суевериях XX века

Научные основы качественного долголетия и антистарения