Биологи связали популяции птиц, зимующих в одном районе, а гнездящихся в другом

Наука и жизньНаука

Как птицы учатся использовать звёздный компас

Глеб Утвенко, биологический факультет Санкт-Петербургского государственного университета

Маршруты полёта девяти малых веретенников в южном направлении в 2006 и 2007 годах. Пути миграции выявлены с помощью спутниковых передатчиков, которыми оснастили птиц. Пунктирные линии — продолжение следов между последним отчётом передатчика на летящей птице и подтверждённым наблюдением этой птицы в другом месте. Рисунок из статьи: Gill R. E., Tibbitts T. L., Douglas D. C. et al. Extreme endurance flights by landbirds crossing the Pacific Ocean: ecological corridor rather than barrier? Proc. R. Soc. B. 276447—457.

В апреле 2023 года завершился очередной — двенадцатый конкурс научно-популярных статей «Био/мол/ текст», который проводит сайт biomolecula.ru. Конкурс ежегодно собирает более сотни участников. В рамках информационного партнёрства публикуем журнальный вариант одной из трёх отобранных редакцией статей. Она представлена на конкурс в номинации «Своя работа».

С появлением метода кольцевания птиц и спутникового слежения биологи смогли наконец связать популяции птиц, зимующих в одном районе, а гнездящихся в другом, и показать, что некоторые из них путешествуют на огромные расстояния между этими двумя территориями.

Главная причина миграций — сезонность климата. В холодное время года птицы, питающиеся насекомыми, семенами растений или нектаром, вынуждены лететь на юг, чтобы прокормиться и выжить. Почему птицы не останутся там, где пищевой ресурс доступен круглый год? Пища — не единственная потребность животных. Не менее важно самовоспроизводство, то есть размножение. И здесь проблема ясна — на всех просто не хватает места. В районах с хорошими условиями возникает высокая конкуренция и за кормовые ресурсы, и за индивидуальную территорию, поэтому птицы вынуждены смещаться в более северные участки ареала на время размножения. Благо в брачный период там вдоволь пищи, чтобы прокормить и себя, и своё потомство.

Совершая сезонные миграции, птицы преодолевают расстояния в несколько сотен и даже тысяч километров. Часто эти долгие путешествия прерываются остановками в пути. Некоторые летят без остановок. Так, малый веретенник (Limosa lapponica) летит из Аляски в Новую Зеландию целую неделю, не совершая ни одной посадки (что считается самым долгим безостановочным перелётом). Он летит одним броском, без единой минуты отдыха и перерывов на еду и сон, и пролетает более чем 11 000 км. При этом веретенники весят всего 230—360 г. Такой трансэкваториальный перелёт — это борьба между жизнью и смертью, а любая ошибка в ориентации и навигации может привести к тому, что малый веретенник не попадёт в свои привычные места зимовки.

Рекордсмены по дальности миграций — полярные крачки (Sterna paradisaea). Они преодолевают десятки тысяч километров, мигрируя из Арктики в Антарктиду. Трудно представить, но в среднем за год они пролетают 70 900 км, что просто удивительно для птиц весом чуть более 100 г. В отличие от веретенников, они делают довольно продолжительные остановки, но от этого их перелёт не становится менее впечатляющим.

Миграции воробьинообразных птиц могут проходить на различных высотах: так, 20—30% птиц летят в самом нижнем двухсотметровом интервале, другие 20—30% могут подниматься не выше 700 м, примерно 40% совершают полёт между 1400 и 2100 м и около 10% мигрантов обычно рассеяны на высоте примерно до 4000 м над уровнем моря. Кулики дупели (Gallinago media) во время миграций из Скандинавии в Африку регулярно меняют высоту полёта: ночью они летят на высоте около 1600—2100 метров, а к полудню поднимаются до 3800—4500 метров. Так же и дроздовидные камышовки (Acrocephalus arundinaceus), мигрируя из Европы, пересекают пустыню Сахара и Средиземное море, совершают длинные, продолжительностью более десяти часов, безостановочные перелёты со значительной сменой высот. По ночам камышовки перемещаются на обычной для воробьиных птиц высоте — около 2500 м, а с восходом солнца поднимаются до 5000—6000 м.

Визуализация результатов, полученных с помощью метода конусов Эмлена: А — птица не была активна во время теста; В — птица была активна, но дезориентирована; C — птица была активна и выбрала северное направление. Фото из статьи: Zolotareva A., Utvenko G. et al. Ontogeny of the star compass in birds: pied flycatchers (Ficedula hypoleuca) can establish the star compass in spring,J. Exp. Biol. (2021) 224 (3): jeb237875.

Но как птицы ориентируются при полёте на таких высотах? Ведь с нарастанием высоты ориентироваться по местности становится проблематично, а то и невозможно. А если погода не позволяет чётко разглядеть рельеф ландшафта? Как в этом случае птицы выбирают направление полёта? Этот вопрос уже второе столетие находится в центре внимания исследователей.

Для того чтобы миграция была успешной, птицам необходимы соответствующие механизмы, позволяющие ориентироваться в пространстве. В 1957 году немецкий орнитолог Густав Крамер предложил концепцию «карта и компас», которая актуальна до сих пор. Согласно этой концепции, мигрирующая (или совершающая хоминг, то есть возвращающаяся к гнезду или голубятне) птица должна сначала определить собственное месторасположение относительно цели (этап навигации, то есть карты), а затем выбрать и поддерживать направление на цель относительно сторон света (этап ориентации, то есть компаса).

Принято считать, что для ориентации в пространстве птицы могут пользоваться магнитной и астрономической информацией. Иными словами, птицы имеют магнитный, звёздный и солнечный компасы для того, чтобы определять направление полёта во время миграции. Однако компасные системы нужны не только для миграционных перемещений. Любое животное, которому необходимо достаточно долго двигаться по прямой линии, нуждается в компасной системе, независимой от местных ориентиров.

Навигационная карта позволяет определять положение цели, когда с ней нет сенсорного контакта. Её используют животные, которые регулярно покидают свой обычный район обитания и оказываются далеко за его пределами. Часто карты формируются с помощью зрения, но также могут использоваться и другие чувства. Есть косвенные доказательства наличия у птиц магнитной и запаховой карт, но в целом природа навигационных способностей птиц остаётся недостаточно изученной.

Фотография звёздного неба в Северном полушарии, на которой затвор камеры оставался открытым в течение 45 минут. Фото Алексея Королёва

На сегодняшний день магнитный компас и механизмы его функционирования достаточно активно изучаются исследователями из разных лабораторий и научных групп. В этой статье мы рассмотрим, как птицы учатся ориентироваться по звёздам. Большинство мелких воробьинообразных птиц совершают свой миграционный полёт ночью. Такая миграция имеет как минимум три преимущества: птицам не нужно беспокоиться о нападении соколов или ястребов, ночью воздух в атмосфере прохладнее и менее турбулентный, чем днём, что помогает птицам избегать перегрева.

Предпосылки для изучения звёздного компаса появились в конце 1950-х годов, когда немецкий орнитолог Эдгар Густав Франц Зауэр из Университета Фрайбурга начал проводить ориентационные эксперименты с мигрирующими ночью птицами — садовыми славками (

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Огонь-трава Огонь-трава

Повстречав это растение на своём пути, непременно замедлишь шаг

Наука и жизнь
Тонкости перехода Тонкости перехода

Управляющие ищут замену западным активам

Деньги
Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной Наука о чужих. Жизнь и разум во Вселенной

Поиск жизни на ближайших планетах натолкнулся на великое молчание

Наука и жизнь
Три сочных русских мужских сериала, которые вы могли пропустить Три сочных русских мужских сериала, которые вы могли пропустить

Делимся случайно найденным и полюбившимся русскими сериалами

Maxim
Miss Maxim 2021 Miss Maxim 2021

Победительница 2021 года Валерия Богачева

Maxim
Каких святых на Руси считали покровителями женщин? Каких святых на Руси считали покровителями женщин?

Главной покровительницей женщин и материнства была Пресвятая Богородица

Культура.РФ
Грехи Грехи

Мужчины, которые обеспечили себе место в аду, зарабатывая состояние и признание

Esquire
Что за игра Genshin Impact и почему она так популярна Что за игра Genshin Impact и почему она так популярна

Как игра китайской студии miHoYo стала настоящим феноменом

Maxim
«Ковёр» на Ковентри «Ковёр» на Ковентри

«Любое нападение с воздуха на гражданских противоречит законам ведения войны»

Дилетант
Что ели на Руси до картошки? Что ели на Руси до картошки?

До XVII века на Руси господствовали совершенно другие продукты

Культура.РФ
Мария Хорева Мария Хорева

Мария Хорева после травмы вернулась на сцену по-настоящему триумфально

Собака.ru
Не Ариэль единой: путеводитель по русалкам в фольклоре Не Ариэль единой: путеводитель по русалкам в фольклоре

«Правила жизни» проследили культурную эволюцию полулюдей-полурыб

Правила жизни
Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта Аквапорины астроцитов оказались ответственными за отек мозга после инсульта

Острая ишемия вызвала рост внутриклеточной концентрации кальция

N+1
В 1986 году рядом с озером Ньос умерло 1746 человек и все животные. Это случилось за пару секунд В 1986 году рядом с озером Ньос умерло 1746 человек и все животные. Это случилось за пару секунд

21 августа 1986 года на озере Ньос был слышен странный грохочущий звук...

ТехИнсайдер
«Эти дни» на Уимблдоне: как теннисистки отстояли право не носить белое белье «Эти дни» на Уимблдоне: как теннисистки отстояли право не носить белое белье

Теннисистки несколько раз поднимали одну из самых табуированных тем в обществе

Forbes
Земледелие в Северо-Западную Африку принесли мигранты с Пиренейского полуострова Земледелие в Северо-Западную Африку принесли мигранты с Пиренейского полуострова

Палеогенетики прочитали ДНК девяти человек, живших в позднем эпипалеолите

N+1
Зачем OceanGate отправляла людей на экскурсии к «Титанику» с риском для жизни Зачем OceanGate отправляла людей на экскурсии к «Титанику» с риском для жизни

Почему туристы погружались на дно с риском для жизни?

Forbes
Неолитические жители Далмации оказались овцеводами Неолитические жители Далмации оказались овцеводами

В начале VI тысячелетия до нашей эры в Далмации проживали овцеводы

N+1
Новая сцена Александринского театра Новая сцена Александринского театра

Команда Александринки сделала новую сцену прогрессивным междисцплинарным центром

Собака.ru
Меценат, любитель дорогих авто и легендарный игрок: Ибрагимович завершил карьеру Меценат, любитель дорогих авто и легендарный игрок: Ибрагимович завершил карьеру

Златан Ибрагимович объявил о завершении карьеры

Forbes
«Книгу писать или жизнь жить»: как участники группы Anacondaz написали детскую сказку «Книгу писать или жизнь жить»: как участники группы Anacondaz написали детскую сказку

Весной 2023 года группа Anacondaz выпустила книгу «Энтони: дорога к дракону»

Forbes
Справа на лево: гид по японским комиксам манга Справа на лево: гид по японским комиксам манга

Как манга появилась на свет, заработала свою славу и стала массовым жанром

Правила жизни
Травматический опыт: что происходит с психикой при ПТСР и как это описать Травматический опыт: что происходит с психикой при ПТСР и как это описать

Как у людей проявляется посттравматическое стрессовое расстройство

Psychologies
Предпоследний друг: как Берлускони пытался строить особые отношения с Россией Предпоследний друг: как Берлускони пытался строить особые отношения с Россией

Как европейские политики пытались интегрировать Россию и Запад

Forbes
12 лучших современных черно-белых фильмов. Часть II 12 лучших современных черно-белых фильмов. Часть II

Монохромная гамма еще не ушла из кинематографа

Maxim
Я — сноб: певец Сергей Мазаев Я — сноб: певец Сергей Мазаев

Сергей Мазаев о новых проектах и о том, как важно оставаться самим собой

СНОБ
Чему учили школьников на НВП в СССР? Чему учили школьников на НВП в СССР?

В СССР в был предмет «Начальная военная подготовка». Чему на нем учили?

Maxim
От чуда в Стамбуле до камбэка «Манчестер Юнайтед»: самые драматичные финалы в футболе От чуда в Стамбуле до камбэка «Манчестер Юнайтед»: самые драматичные финалы в футболе

Если спорт — это эмоции, то футбол — это эмоции, возведенные в степень

Forbes
Ксения Михeева Ксения Михeева

Танцовщица Ксения Михеева в контемпорари пришла из классического балета

Собака.ru
Единицы измерений, связанные с телом человека, возвращаются. Зачем сажени и пяди нужны дизайнерам Единицы измерений, связанные с телом человека, возвращаются. Зачем сажени и пяди нужны дизайнерам

Почему дизайнеры все чаще используют меры длины, связанные с телом?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении