Навигационные способности птиц. Как птицы ориентируются в полете? Как птицы ориентируются в пространстве интересные факты

Для птицы хорошо ориентироваться в пространстве — это прежде всего иметь надежную информацию об окружающей обстановке. Ведь изменения ее 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 три ее компонента (ориентир-раздражитель, воспринимающий аппарат, ответная реакция).

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

Так, птицы воспринимают звуки частотой до 29 000 гц, тогда как летучие мыши до 150 ООО гц, а насекомые еще выше — до 250 ООО гц. Хотя с физической точки зрения слуховой аппарат птицы в воздухе и весьма совершенен, в воде он отказывает, и звуковая волна идет к слуховой клетке длинным и «неудобным» путем— через все 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, ее размеры, ее местоположение. Слух для них вполне заменяет зрение, тем более, что возможности последнего еще более ограничены: просматриваемое пространство, например, для пустельги и сипухи составляет 160°, для голубей и воробьиных — около 300°, у дятлов —. до 200° и т. д.

А угол бинокулярного зрения, т. е. зрения двумя глазами, позволяющее особенно точно рассмотреть предмет, составляет у большинства птиц 30—40° и только у сов с их характерным «лицом» — до 60°. Еще меньше возможностей для обоняния у птиц — направление ветра, густые заросли и пр. помехи сильно затрудняют ориентацию по запахам. Даже грифы урубу, спускающиеся к падали с огромной высоты, руководствуясь тонкой струйкой поднявшегося к верху 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 не всегда, не во всех случаях. Птицы, безусловно, воспринимают изменения давления, но как тонко и может ли барический градиент 2 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 недостаточные индивидуальные возможности подправляются 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 предупреждающий крик или взлет одной особи переполошит всех остальных.

Различные крики, позы, яркие пятна в окраске обеспечивают совместное поведение птиц в стае, связь между ними. Создается как бы групповая, вторичная ориентация, где возможности ориентироваться, индивидуальный опыт одной птицы значительно возрастают за счет других. Здесь уже необязательно видеть самого хищника, достаточно слышать предупреждающий крик соседа. Конечно, сосед кричит вовсе не потому, что «хочет» предупредить других: у него это естественная реакция на врага, но остальные птицы воспринимают этот крик именно как сигнал об опасности.

Дело еще более усложняется и возможности одной особи еще более возрастают, когда связь устанавливается между птицами разных видов внутри сообщества. Например, крик мелкой птицы «на сову» собирает в лесу весьма разнообразное общество: синиц, славок, поползней, зябликов, ворон, соек, 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, например при приближении крупного хищника или человека воспринимается не только самыми разными птицами, но и млекопитающими. Здесь групповая ориентация идет еще дальше.

Зрение, слух и обоняние являются теми основными «кирпичиками», из которых складывается общее здание пространственной ориентации. 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 две линии, идущие под углом в 29°, тогда как для человека этот угол должен быть не мене 50°.

Птицы обладают цветным зрением. Можно, например, научить цыплят клевать красные зерна и не клевать голубые или бегать в направлении красного экрана и не подбегать к голубому и т. д. 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 как сигнал при общении.

Наконец, можно добавить, что недавними опытами польских исследователей, кажется, подтвердилась способность птиц воспринимать инфракрасную часть спектра и, следовательно, видеть в темноте. Если это так, то станет понятной загадочная пока 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 глаза. Прежде всего птицы обладают относительно огромными глазными яблоками, составляющими у сов и соколов, например, около Vso веса тела, у дятла г/бб» у сороки 1/?2. Глаз птицы имеет большое количество чувствующих клеток- колбочек, необходимых для острого зрения, снабженных красными, оранжевыми, зелеными или голубыми масляными шариками.

Полагают, что масляные шарики дают возможность птице различать цвета. Другой особенностью глаза птицы является быстрая и точная его настройка — аккомодация. Это осуществляется изменением кривизны хрусталика и роговицы. Быстрая аккомодация позволяет, например, соколу, бьющему с большой высоты по утиной стайке, отчетливо видеть птицу и правильно оценивать расстояние в любой момент своего броска. У степных птиц в сетчатке глаза имеется особая полоска чувствующих клеток, позволяющая особенно отчетливо и на большом расстоянии рассматривать горизонт и удаленные предметы. Глаза бакланов, чистиковых, уток, гагар, охотящихся за рыбой под водой, имеют специальные приспособления, обеспечивающие подводное зрение.

Обоняние птиц до сих пор остается мало исследованным и весьма загадочным. Длительное время считали, что птицы обладают плохим обонянием. однако новые эксперименты говорят обратное. Певчие птицы, утки, некоторые куриные различают запахи, например, гвоздичного и розового масла, амилацетата, бензальдегида. Уткй находилц коробку с пищей по особому запаху и с расстояния в 1,5 метра направлялись прямо к ней. Хорошим обонянием обладают грифы урубу, некоторые козодои, буревестники, чайки.

Альбатросы собираются на брошенное в воду сало с расстояния в радиусе десятков километров. Охотникам известны случаи, когда вороны находили закопанные в снег куски мяса. Кедровки и кукши довольно точно отыскивают в вольере пахучие куски пищи, запрятанные в подстилке, руководствуясь, видимо, также исключительно обонянием.

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.

Большое количество нервных окончаний в виде осязательных телец располагается в коже птиц, в оснований перьев, в костях конечностей. С их помощью птица может определять, например, давление воздушной струй, силу ветра, температуру и т. д. Эти нервные окончания очень разнообразны по строению и функциям, и есть мнение, что именно среди них следует искать неизвестные пока органы восприятия электрических, магнитных полей и т. д.

Большое количество осязательных телец располагается на кончике клюва бекаса, вальдшнепа и других куликов, 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 вычленяют только некоторые качества предметов. При этом пространство, в котором располагаются эти ориентиры, анализируется также не безгранично. Отдельные ориентиры воспринимаются на больших дистанциях и имеют максимальную «дальнобойность», как, например, звук, другие действуют в непосредственной близости, при контакте, как, например, 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 биологически 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, допустим зрения, слуха или обоняния, бывает недостаточно, поэтому несколько органов чувств действуют вместе. Происходит налегание сфер.

У степных птиц в сетчатке глаза имеется особая полоска чувствующих клеток, позволяющая особенно отчетливо видеть на большом расстоянии.

Так, у сов и луней, существование которых зависит от того, как точно они определят местоположение мыши, а действие часто происходит в густых зарослях или при ограниченной видимости поля зрения и слуха имеют общую, переднюю направленность. Образующееся в результате переднего сокращення глаз и ушей «лицо» представляет собой очень характерный признак и 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 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 гнездовья искусственно удаленных птиц), ориентация при сезонных перелетах, прогнозирование погоды, счет и т. д.
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 на поле воронам и при этом для маскировки опустились в овражек, то птицы будут ждать вас у другого конца овражка, там, где вы должны очутиться, сохраняя первоначальное направление движения. Точно так же поступит гусиная стая или журавли, наблюдающие за подкрадывающейся к ним лисой.

Однако оценка направления движения ориентира, отчасти экстраполяция его, не менее важна в сложных формах ориентации, нежели способность к количественной оценке ориентиров.

В опытах удавалось научить кур клевать любое зерно по выбору — второе, третье и т. д., голубей — отличать различные комбинации зерен. Сороки и вороны хорошо различают разные наборы предметов, например, число людей, животных. Птицы, например, 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 пр.

Эти способности играют особенно большую роль при астронавигации птиц — использовании в качестве ориентиров небесных светил.

Славок помещали в планетарий и следили за направлением их полета при различном положении звездного неба. Так удалось доказать, что общая картина звездного неба может использоваться как ориентир при сезонных перелетах. Нетрудно представить себе те сложности, которые при атом возникают перед птицей: необходимость экстраполировать движение звезд, точно, до 15—20 минут, Хорошим обонянием обладают чайки; клуша.

Несколько проще с этой точки зрения ориентация в светлое время суток, по солнцу. Но здесь, перед птицей возникает необходимость оценивать угловое смещение солнца и иметь весьма точные «внутренние часы». Это все же проще, чем использование такого ориентира, как звезды, и быть может поэтому эта точка зрения имеет большее число приверженцев и менее спорна. Имеются попытки объяснить с помощью солнечной ориентации ночные.перелеты птиц: в ночное время птицы летят по тому направлению, которое они избрали днем при свете солнца.

Помимо этих общих «универсальных» ориентиров, большое значение могут иметь другие, местные. Там, где дуют постоянные ветры, птицы могут использовать направление ветра. Направление горных цепей, русла рек, морские побережья,- даже гребни волн могут также играть роль таких ориентиров.

Несмотря на двухвековую историю изучения перелетов птиц, вопрос далеко не ясен и в наши дни. Потерпели неудачу.попытки объяснить ориентацию при перелетах исключительно одним ориентиром: кориолисовыми силами. возникающими от вращения земли, магнитными или электрическими полями и т. д. Экспериментальная проверка их показала противоречивые результаты, видимо, из-за того, что при перелетах используется комплекс ориентиров, а не один, ориентир. В сущности бесполезными оказались и поиски «органа ориентации».

В окончательной оценке ситуации решающее значение имеет мозг, и разгадка «механизма» ориентации при перелетах кроется в изучении мозговой деятельности птиц.

Совершенно особую, не менее интересную, категорию явлений составляет «хоминг» — возвращение к «дому» искусственно удаленных птиц. Сорокалетней давности опыты с крачками показали, что, удаленные на 1200 километров от гнездовий, они через несколько дней возвращаются назад. Ласточки, скворцы, жуланы, вертишейки и другие птицы также обнаружили эту способность. Буревестник за 14 дней возвратился из Венеции, куда он был завезен, к своему гнезду в Шотландии, покрыв 6000 километров. Белобрюхий стриж вернулся из Лиссабона в Швейцарию в трехдневный срок.

Механизмы хоминга в настоящее время также неясны. Пока что мы можем сказать, что при этом, видимо, в большей степени используются местные ориентиры, причем, вероятно, целый их комплекс. Особенно большое значение имеют экстраполяция и способность к количественной оценке явлений, внутренние часы и такое важное свойство деятельности мозга, как память.

«Пространственная ориентация птиц — вопрос чрезвычайно интересный на всех уровнях ориентации, от простейших до наиболее сложных. Он приобретает большое значение сейчас в свярзи с бионикой и проблемой управления поведением животных.

Бионику интересуют средства и пути зрительной, слуховой и других видов ориентации, работа вспомогательных структур, обесточивающих лучший прием и обработку сигнала, оценка конечной информации в мозговых центрах. Птицы особенно привлекают биоников из-за миниатюрности, высокой надежности и производительности, широкого спектра действия, экономичности и других качеств их органов чувств, на много превосходящих все то, чем располагает современная техника.

Создавая искусственные ориентиры, человек вызывает у животных в природных условиях необходимые ему двигательные реакции. В одних случаях таким путем удается привлечь множество животных на ограниченную территорию, в других, напротив, рассеять, отпугнуть их от тех мест, где они нежелательны.

В настоящее время идут энергичные поиски таких средств управления поведением животных и, в частности, птиц. Уже найдены акустические, оптические и обонятельные ориентиры, часть из которых используется в практике. Охотничий промысел и рыбное хозяйство, борьба с вредными насекомыми, защита человека от кровососов — вот далеко не полный список отраслей, где они могут быть использованными. Наконец, это открывает возможности разумного, рационального регулирования численности природных популяций.

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.)

Чтобы правильно проложить курс к намеченной цели, штурман корабля или самолета прибегает к помощи сложных навигационных приборов, пользуется картами, таблицами, а теперь и GPS навигацией, gps мониторингом . Тем более удивительной кажется в связи с этим способность птиц и животных поразительно точно ориентироваться относительно поверхности земли. Особенно безошибочно ведут себя в пространстве пернатые. Расстояния, которые преодолевают птицы во время сезонных миграций, иногда очень большие. Так, например, полярные крачки совершают двухмесячный перелет из Арктики в Антарктику, покрывая около 17 тысяч километров. А кулики мигрируют с Алеутских островов и Аляски на Гавайские острова, пролетая над океаном около 3 300 километров. Эти факты представляют интерес не только с точки зрения физиологии. Особое удивление вызывает безошибочная ориентировка птиц над океаном. Если при полете над сушей можно предполагать наличие каких-либо привычных зрительных ориентиров, то какие же ориентиры могут встретиться на однообразной водной поверхности?

Известно также, что птицы после дальних странствий всегда возвращаются на свои места. Так, американские крачки, перевезенные на 800-1200 километров от своих гнездовий, через несколько дней вернулись на старые места, к берегам Мексиканского залива. Подобного рода опыты были проделаны и с другими птицами. Результаты были те же.

Определенной способностью к ориентировки обладают не только «пролетные», но и «оседлые» птицы (тренированный может вернуться в голубятню с расстояния 300-400 километров). Способности птиц ориентироваться в пространстве были известны еще в древности. Тогда уже пользовались голубиной почтой. Однако сами по себе наблюдения за перелетами птиц, их поведением практически ничего не дали для выяснения причин ориентировки. До сих пор по этому вопросу существуют лишь многочисленные догадки и теории.

Английский ученый Метоз опытным путем установил, что почтовые голуби в пасмурные дни ориентируются хуже. Выпущенные с расстояния более 100 километров, они отклонились на известный угол от правильного направления полета. В солнечный день эта ошибка была значительно меньшей. На этом основании было выдвинуто мнение, что птицы ориентируются по солнцу.

Известно, что ориентировка по солнцу в природе действительно существует. Так, например, некоторые водные насекомые, морские пауки обладают способностью ориентироваться по солнцу. Выпущенные в открытое море, они безошибочно устремятся обратно к берегу – обычному месту их обитания. При изменении положения солнца на небосводе пауки изменяют соответственно и угол и направления движения.

Все эти факты в какой-то степени говорят в пользу теории Метоза. Однако существенным возражением против нее являются ночные перелеты многих птиц. Правда, некоторые ученые считают, что в данном случае птицы ориентируются по звездам. Широкое распространение получила так называемая магнитная теория. Идея о существовании у птиц особого, «магнитного чувства», позволяющего им ориентироваться в магнитном поле Земли, была высказана еще в середине 19-го столетия академиком Мидендорфом. Впоследствии эта теория нашла много приверженцев. Однако многочисленные лабораторные опыты, во время которых создавались магнитные поля, по напряженности во много раз большие, чем магнитное поле Земли, не оказывали на птиц видимого влияния.

В последнее время «магнитная теория» подверглась критике со стороны физиологов и физиков. Тем не менее, нельзя не отметить, что к некоторым особым видам электромагнитных колебаний пролетные птицы проявляют определенную чувствительность. Так, например, любители-голубеводы давно отмечали, что голуби хуже ориентируются вблизи мощных радиостанций. Их заявления обычно всерьез не принимались. Но во время второй мировой войны были получены многочисленные сведения о влиянии на пролетных птиц ультракоротких волн, излучаемых радиолокационными установками (радарами). Любопытно, что на сидящих птиц даже с очень близкого расстояния, излучение радара не оказывало видимого воздействия, но излучение, направленное на летящих птиц разбивало их строй.

С точки зрения , науки, изучающей условия жизни различных животных. наличие у птиц способности ориентироваться в пространстве вполне закономерно. Необычайная скорость передвижения и возможность за короткий срок покрывать значительные расстояния выделяет птиц из среды других представителей живого мира нашей планеты. Поиски корма далеко от гнезда, несомненно, способствовали выработке необычайных по сравнению с другими животными способностей ориентироваться в пространстве. Однако, как мы видим, механизм этого интересного явления еще не раскрыт. Пока можно лишь предположить, что сложный инстинкт птиц основан не на одном каком-либо факторе. Возможно, он включает в себя элементы астрономической ориентировки по солнцу, тем более что ряд животных обладает такой способностью.

Очевидно, важную роль может играть и зрительная ориентировка по поверхности Земли, если учесть, что зрение птиц отличается рядом особенностей. Есть безусловно, и еще какие-то важные, пока неизвестные науке факторы. Входит ли в их число, так называемое магнитное чувство птиц, сказать с достоверностью пока нельзя. Только дальнейшие исследования с участием ученых различных специальностей помогут видимо, разрешить эту загадку природы.

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.

Относительно небольшое число видов и особей гусеобразных, поганок, голенастых, хищников, куликов, чаек, воробьиных зимуют в южных районах бывшего СССР по берегам Черного моря, в Закавказье, на юге Каспия, в некоторых районах Средней Азии. Подавляющее большинство видов и особей наших птиц зимует за пределами страны на Британских островах и в Южной Европе, в Средиземноморье, во многих районах Африки и Азии. Например, в Южной Африке зимуют многие мелкие птицы из европейской части бывшего СССР (пеночки, камышовки, ласточки и др.), пролетающие от мест зимовок до 9-10 тыс. км. Пролетные пути некоторых видов еще длиннее. Гнездящиеся по побережьям Баренцева моря полярные крачки - Sterna paradisea зимуют у побережья Австралии, пролетая лишь в одну сторону до 16-18 тыс. км. Почти такой же пролетный путь у гнездящихся в тундрах Сибири бурокрылых ржанок - Charadrius dominica, зимующих в Новой Зеландии, и у колючехвостых стрижей - Hirundapus caudacutus, из Восточной Сибири отлетающих в Австралию и Тасманию (12-14 тыс. км); часть пути они пролетают над морем.

Во время миграций птицы летят с обычными скоростями, чередуя перелет с остановками для отдыха и кормежки. Осенние миграции обычно совершаются с меньшей скоростью, чем весенние. Мелкие воробьиные птицы при миграциях за сутки перемещаются в среднем на 50-100 км, утки - на 100-500 км и т. п. Таким образом, в среднем за сутки птицы тратят на перелет относительно небольшое время, иногда всего лишь 1-2 ч. Однако некоторые даже мелкие наземные птицы, например американские древесные славки - Dendroica, мигрируя над океаном, способны пролетать без остановки 3-4 тыс. км. за 60-70 ч непрерывного полета. Но такие напряженные миграции выявлены лишь у небольшого числа видов.

Высота полета зависит от многих факторов: вида птицы и пелетных возможностей, погоды, скорости воздушных потоков на разной высоте и т. п. Наблюдениями с самолетов и с помощью радаров было установлено, что миграции большинства видов проходят на высоте 450-750 м; отдельные стаи могут пролетать и совсем низко над землей. Значительно реже пролетных журавлей, гусей, куликов, голубей отмечали на высотах до 1,5 км и выше. В горах стаи летящих куликов, гусей, журавлей отмечали даже на высоте 6- 9 км над уровнем моря (на 9-м километре содержание кислорода на 70% меньше, чем на уровне моря). Водные птицы (гагары, поганки, чистиковые) часть пролетного пути проплывают, а коростель проходит пешком. Многие виды птиц, обычно активные только в дневное время, мигрируют ночью, а днем кормятся (многие воробьиные, кулики и др.), другие и в период миграции сохраняют обычную суточную ритмику активности.

У перелетных птиц в период подготовки к миграциям изменяется характер обмена веществ, приводящий при усиленном питании к накоплению значительных жировых запасов. При окислении жиры выделяют почти вдвое больше энергии, чем углеводы и белки. Резервный жир по мере надобности поступает в кровь и доставляется в работающие мышцы. При окислении жиров образуется вода, чем компенсируется потеря влаги при дыхании. Особенно велики запасы жира у видов, вынужденных во время миграции длительное время лететь без остановок. У уже упоминавшихся американских древесных славок перед полетом над морем запасы жира могут составлять до 30-35% их массы. После такого -броска- птицы усиленно кормятся, восстанавливая энергетические резервы, и опять продолжают перелет.

Изменение характера обмена, подготавливающего организм к перелету или к условиям зимовки, обеспечивается сочетанием внутренней годовой ритмики физиологических процессов и сезонных изменений условий жизни, в первую очередь изменением длины светового дня (удлинением - весной и укорочением - в конце лета); вероятно, определенное значение имеет и сезонное изменение кормов. У накопивших энергетические ресурсы птиц под влиянием внешних стимулов (изменение длины дня, погода, недостаток кормов) наступает так называемое -перелетное беспокойство-, когда поведение птицы резко меняется и возникает стремление к миграции.

У подавляющего большинства кочующих и перелетных птиц отчетливо выражен гнездовой консерватизм . Он проявляется в том, что размножавшиеся птицы на следующий год возвращаются с зимовки на место предыдущего гнездования и либо занимают старое гнездо, либо поблизости строят новое. Молодые, достигшие половой зрелости птицы возвращаются на свою родину, но чаще поселяются на каком-то расстоянии (сотни метров - десятки километров) от того места, где они вылупились ( рис. 63). Менее отчетливо выраженный у молодых птиц гнездовой консерватизм позволяет виду заселять новые, пригодные для него территории и, обеспечивая перемешивание популяции, предотвращает инбридинг (близкородственное скрещивание). Гнездовой же консерватизм взрослых птиц позволяет им гнездиться в хорошо знакомом районе, что облегчает и поиски пищи, и спасение от врагов. Существует и постоянство мест зимовок.

Как птицы ориентируются во время миграций, как выбирают направление перелета, попадая в определенный район на зимовку и возвращаясь за тысячи километров на место гнездования- Несмотря на разнообразные исследования, ответа на этот вопрос пока нет. Очевидно, у перелетных птиц есть врожденный миграционный инстинкт, позволяющий им выбирать нужное общее направление миграции. Однако этот врожденный инстинкт под влиянием условий среды, видимо, может быстро изменяться.

Яйца оседлых английских крякв были инкубированы в Финляндии. Выросшие молодые кряквы, как и местные утки, осенью улетели на зимовку, а следующей весной значительная их часть (36 из 66) вернулась в Финляндию в район выпуска и там загнездилась. В Англии ни одна из этих птиц не была обнаружена. Черные казарки перелетные. Их яйца инкубировались в Англии, и молодые птицы осенью вели себя на новом месте как оседлые птицы. Таким образом, объяснить и само стремление к миграции, и ориентировку во время перелета только врожденными рефлексами пока нельзя. Экспериментальные исследования и полевые наблюдения свидетельствуют, что мигрирующие птицы способны к астронавигации: к выбору нужного направления перелета по положению солнца, луны и звезд. При пасмурной погоде или при изменении картины звездного неба при опытах в планетарии способность к ориентации заметно ухудшалась.