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

Учёные, стихотворцы и блохи Учёные, стихотворцы и блохи

Кто такой Князев — автор рукописи «Учёные и блохи» и как она появилось?

Наука и жизнь
Полный порядок Полный порядок

Советы, которые помогут тебе сделать дом чистым и уютным

Лиза
Заповедные новости Заповедные новости

Численность сурков, открытие новой бабочки и другие новости заповедников

Наука и жизнь
«Не проснулся материнский инстинкт»: что делать, если не пришла любовь к ребенку, — 3 совета «Не проснулся материнский инстинкт»: что делать, если не пришла любовь к ребенку, — 3 совета

Как быть, если нет прилива любви и нежности к едва родившемся малышу?

Psychologies
Овечкин Овечкин

Как Овечкин пытается расколоть гретцкий орех

СНОБ
«Ношу эту рубашку 20 лет». Пять историй о долгожителях гардероба «Ношу эту рубашку 20 лет». Пять историй о долгожителях гардероба

Девушки рассказали об одежде, обуви и сумках, которые они купили 10-20 лет

РБК
Он покорил Монако и Везувий. 114 лет первому российскому серийному авто Он покорил Монако и Везувий. 114 лет первому российскому серийному авто

Как Российская империя стала лидером мирового автопрома?

РБК
Чем занимаются люди в течение дня? В основном, собой Чем занимаются люди в течение дня? В основном, собой

Более трети всего своего времени человек уделяет себе самому

ТехИнсайдер
«Муж шагнул в вечность»: вдова Юрия Шатунова обратилась к поклонникам певца в годовщину его смерти «Муж шагнул в вечность»: вдова Юрия Шатунова обратилась к поклонникам певца в годовщину его смерти

Светлана Шатунова рассказала, каким мужем и отцом был Юрий Шатунов

VOICE
Разумная конкуренция Разумная конкуренция

Насколько велики шансы у нейросетей, ИИ и роботов отнять работу у людей

РБК
12 фильмов про детей, которые интересно смотреть взрослым 12 фильмов про детей, которые интересно смотреть взрослым

Лучшее развлечение в День защиты детей — глянуть что-то поучительное всей семьей

Maxim
Этот невероятно точный тест расскажет о вас то, о чем вы даже не догадывались! Просто взгляните на картинку... Этот невероятно точный тест расскажет о вас то, о чем вы даже не догадывались! Просто взгляните на картинку...

Этот тест раскроет черты характера, которые вы в себе не замечали

ТехИнсайдер
Виктор Мазин Виктор Мазин

Звезда научного андеграунда Виктор Мазин возвращает в моду интеллект

Собака.ru
Полюбить будни: как находить радость в повседневной жизни и рабочей рутине Полюбить будни: как находить радость в повседневной жизни и рабочей рутине

Отрывок из книги «Обычный вторник» — о том, как наполнить смыслом повседневность

Forbes
Правда ли, что Земля существует внутри черной дыры? Правда ли, что Земля существует внутри черной дыры?

Может ли Земля находиться внутри сингулярности?

ТехИнсайдер
Взгляд в будущее Взгляд в будущее

Вопрос о перспективах долгосрочного экономического развития в России

Деньги
Самая массивная черная дыра: абсолютный чемпион Самая массивная черная дыра: абсолютный чемпион

Чемпион среди черных дыр — его масса превышает массу Солнца в 40 000 000 000 раз

ТехИнсайдер
Душистые травы прованса Душистые травы прованса

Любители вкусно покушать при упоминании Прованса вспоминают прованские травы

Наука и жизнь
Как стать донором и что можно пожертвовать нуждающимся Как стать донором и что можно пожертвовать нуждающимся

Гид по разным опциям донорства, доступным в России

СНОБ
В чем выражается ваша (не)любовь к себе: 5 примеров из повседневной жизни В чем выражается ваша (не)любовь к себе: 5 примеров из повседневной жизни

Что означает любовь к себе? На чем она основывается и как формируется?

Psychologies
Проклятие «Черной жемчужины»: 7 загадочных случаев исчезновения кораблей и их экипажей Проклятие «Черной жемчужины»: 7 загадочных случаев исчезновения кораблей и их экипажей

Истории, когда корабли и экипажи по необъяснимым причинам исчезали с радаров

Правила жизни
Почему спортивная одежда должна быть синтетической? Почему спортивная одежда должна быть синтетической?

В чем преимущество синтетической спортивной формы?

Maxim
Загадочный синдром Загадочный синдром

Что такое метаболический синдром и чем он так опасен?

Лиза
10-летний мальчик после спуска с горки в США остался без головы! Трагичная история 10-летний мальчик после спуска с горки в США остался без головы! Трагичная история

Калеб Шваб буквально лишился головы из-за неудачного спуска с водной горки

ТехИнсайдер
Погребенной на кровати раннесредневековой девушке воссоздали лицо Погребенной на кровати раннесредневековой девушке воссоздали лицо

Художники восстановили внешность молодой девушки из раннего Средневековья

N+1
Король говорит! Король говорит!

Георг VI оказался именно тем королём, который был нужен стране в трудные годы

Дилетант
Рыбный день Рыбный день

Самые интересные места для рыбалки

Robb Report
Стволовые клетки смогли восстановить сердце, поврежденное ишемической болезнью Стволовые клетки смогли восстановить сердце, поврежденное ишемической болезнью

Стволовые клетки помогут регенерировать сердечную мышцу

ТехИнсайдер
В соцсетях обсуждают «Берберин», растительный аналог «Оземпика». Можно ли на нем похудеть и насколько это безопасно? В соцсетях обсуждают «Берберин», растительный аналог «Оземпика». Можно ли на нем похудеть и насколько это безопасно?

Как работают таблетки «Берберин» и помогут ли они похудеть?

Правила жизни
Сон в большом городе. Как дефицит сна влияет на здоровье человека Сон в большом городе. Как дефицит сна влияет на здоровье человека

Каким правилам стоит следовать при организации режима дня

СНОБ
Открыть в приложении