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

Время Змееносца. Летнее небо Время Змееносца. Летнее небо

Змееносец — крупное экваториальное созвездие, пересекающее эклиптику

Наука и жизнь
ВОЗ советует не использовать заменители сахара для похудения: объясняем, почему ВОЗ советует не использовать заменители сахара для похудения: объясняем, почему

Почему не стоит использовать сахарозаменители?

VOICE
Огонь-трава Огонь-трава

Повстречав это растение на своём пути, непременно замедлишь шаг

Наука и жизнь
Алькасар. «Всё спокойно» Алькасар. «Всё спокойно»

Как древняя фортификация Алькасар получила мировую известность

Дилетант
Андрей Золотарев: «Я долго работал журналистом, и это было хорошее время» Андрей Золотарев: «Я долго работал журналистом, и это было хорошее время»

Сценарист Андрей Золотарев об искусстве написания сценария

Монокль
Не похожий на меня: что смотреть, если вам нравится «Черное зеркало» Не похожий на меня: что смотреть, если вам нравится «Черное зеркало»

Пять шоу, похожих на «Черное зеркало»

Правила жизни
Бои без правил Бои без правил

Почему дети дерутся, и как это прекратить?

Здоровье
Рассада растет, как на дрожжах: 5 способов повторно использовать чайные пакетики на огороде Рассада растет, как на дрожжах: 5 способов повторно использовать чайные пакетики на огороде

На даче найдется много способов применения использованных чайных пакетиков

ТехИнсайдер
Весы Роберваля Весы Роберваля

В рычажных весах точки опоры и подвеса чаш образуют равнобедренный треугольник

Наука и жизнь
Экономика будущего глазами футурологов | Economy of the Future Through the Eyes of Futurologists Экономика будущего глазами футурологов | Economy of the Future Through the Eyes of Futurologists

Дискуссия экспертов журнала «Позитивные изменения»

Позитивные изменения
9 неочевидных опасностей, которые подстерегают кошку дома или в квартире 9 неочевидных опасностей, которые подстерегают кошку дома или в квартире

Вещи, которых нужно избегать, чтобы питомец оставался здоровым и невредимым

Maxim
Ни в коем случае не пейте это в жару: топ-5 обезвоживающих напитков Ни в коем случае не пейте это в жару: топ-5 обезвоживающих напитков

Напитки, которые могут не помочь утолить жажду, а, наоборот, усилить её

ТехИнсайдер
Олег Шепс: «Быть секс-символом как-то неловко, но это и прикольно, что тут таить!» Олег Шепс: «Быть секс-символом как-то неловко, но это и прикольно, что тут таить!»

Олег Шепс впервые рассказал, когда расстался с девушкой

VOICE
Оркестр играл музыку до самого конца, а мужчины переодевались в женские платья: 10 шокирующих фактов о Оркестр играл музыку до самого конца, а мужчины переодевались в женские платья: 10 шокирующих фактов о

Правдивые, малоизвестные факты о "Титанике" и людях, оказавшихся на борту

ТехИнсайдер
Красота в беде Красота в беде

Как европейская культура перестала бояться страха

Weekend
Гельголанд, роковой остров Гельголанд, роковой остров

Маленький остров Гельголанд пережил много всего

Дилетант
Джекпот «Вегаса»: как команда через шесть лет после создания выиграла Кубок Стэнли Джекпот «Вегаса»: как команда через шесть лет после создания выиграла Кубок Стэнли

Как хоккей покорил Вегас и какие россияне оставили след в «Голден Найтс»

Forbes
«Экономическое образование должно быть направлено на благо людей и планеты» | “Economic Education Must Be for the Good of the People and the Planet” «Экономическое образование должно быть направлено на благо людей и планеты» | “Economic Education Must Be for the Good of the People and the Planet”

Интервью с Сонал Рагхуванши, движение Economists for Future

Позитивные изменения
«Вдруг я устрою потоп или пожар?»: как перестать думать о худшем и все перепроверять — мнение психологов «Вдруг я устрою потоп или пожар?»: как перестать думать о худшем и все перепроверять — мнение психологов

Как вернуть доверие к самому главному человеку в своей жизни — самому себе

Psychologies
Как отучить собаку копать ямы на огороде. 5 простых советов Как отучить собаку копать ямы на огороде. 5 простых советов

При последовательной дрессировке можно отучить пса рыться в земле

Лиза
Каким был Эрнесто Че Гевара — рассказывает его брат Каким был Эрнесто Че Гевара — рассказывает его брат

Младший брат Че рассказывает об их детстве и о жизни в тени протеста

Правила жизни
Узнайте об Узнайте об

Чтобы поддерживать свое здоровье, необходимо соблюдать много правил

ТехИнсайдер
«Кто я на самом деле?»: как познать себя и обрести целостность — советы психологов «Кто я на самом деле?»: как познать себя и обрести целостность — советы психологов

Как добраться до своего истинного «Я»?

Psychologies
Азима Петра: Алексей Петренко. История любви Азима Петра: Алексей Петренко. История любви

Азима Петра поделилась историей любви с Алексеем Петренко

Коллекция. Караван историй
Почему пирожки важнее диеты: как закончилась моя модельная карьера Почему пирожки важнее диеты: как закончилась моя модельная карьера

Главу из новой книги Марии Микулины «Женщина на пике мозга»

VOICE
Просыпаетесь уставшими? Западные эксперты объяснили, в чем проблема! Просыпаетесь уставшими? Западные эксперты объяснили, в чем проблема!

Что такое эффект "инерции сна" и почему из-за него мы ощущаем себя уставшими?

ТехИнсайдер
Попасть в историю Попасть в историю

5 способов улучшить свой кредитный рейтинг

Лиза
Могли ли динозавры видеть «чужими глазами»: любопытное исследование Могли ли динозавры видеть «чужими глазами»: любопытное исследование

Могли ли динозавры использовать визуальное восприятие перспективы?

ТехИнсайдер
Как 22-летняя певица из России Alizade покорила Турцию и продолжает покорять мир Как 22-летняя певица из России Alizade покорила Турцию и продолжает покорять мир

Почему Alizade пророчат мировую славу?

Forbes
Почему 14-летний подросток из Москвы поджег своего друга: объяснение психологов Почему 14-летний подросток из Москвы поджег своего друга: объяснение психологов

Почему подростки порой становятся жестокими?

Psychologies
Открыть в приложении