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

Жабрей и зябра, они же пикульники Жабрей и зябра, они же пикульники

Пикульники — настоящие джентльмены среди растения, хотя и каждый со своим нравом

Наука и жизнь
Фрукты с низким содержанием углеводов: не вызывают инсулиновых всплесков и действительно помогают худеть Фрукты с низким содержанием углеводов: не вызывают инсулиновых всплесков и действительно помогают худеть

Фрукты, которые никак не скажутся на твоем весе

VOICE
Ген-план Ген-план

Почему снижение стоимости технологии прочтения генома не привело к прорыву?

Правила жизни
Грызть ногти, жевать жвачку и еще пять вредных привычек, которые на самом деле приносят пользу Грызть ногти, жевать жвачку и еще пять вредных привычек, которые на самом деле приносят пользу

Оказывается, плохие манеры идут на пользу детской психике

Maxim
Гипотеза бабушек Гипотеза бабушек

Зачем животным старшие поколения и как они передают опыт

Вокруг света
Психологи объяснили, как найти своего соулмейта Психологи объяснили, как найти своего соулмейта

Кто такой соулмейт и как найти свою родственную душу?

Psychologies
Волки, как и собаки, узнают знакомые человеческие голоса Волки, как и собаки, узнают знакомые человеческие голоса

Вероятно, между волками и собаками распространено межвидовое общение

ТехИнсайдер
Как избавиться от вредителей в саду без химии: 7 спреев, которые можно приготовить в домашних условиях Как избавиться от вредителей в саду без химии: 7 спреев, которые можно приготовить в домашних условиях

Больше никаких химикатов!

ТехИнсайдер
«Это слишком сложно»: 50 оправданий людей, которые не хотят меняться, — проверьте себя «Это слишком сложно»: 50 оправданий людей, которые не хотят меняться, — проверьте себя

Почему на предложение изменить мир, начав с себя, мы отвечаем «да, но…»?

Psychologies
Каннибализм и насилие: в чем обвиняли актера Арми Хаммера Каннибализм и насилие: в чем обвиняли актера Арми Хаммера

Конец затянувшегося скандала вокруг Арми Хаммера

Forbes
4 типа сандалий, которые не стоит носить этим летом, и чем их заменить 4 типа сандалий, которые не стоит носить этим летом, и чем их заменить

Не все сандалии одинаково полезны

VOICE
Допрос с бесчувствием Допрос с бесчувствием

«Копенгагена не существует»: «Секс, ложь и видео» эпохи самоизоляции

Weekend
Директор аукционного дома Егор Молчанов: Нонконформисты существовали за пределами выставочной и музейной жизни Директор аукционного дома Егор Молчанов: Нонконформисты существовали за пределами выставочной и музейной жизни

Почему внимание коллекционеров обращено именно на художников-нонконформистов?

СНОБ
Как сделать подкаст? Пошаговая инструкция для начинающих Как сделать подкаст? Пошаговая инструкция для начинающих

Подкаст: что нужно учитывать при его создании?

Psychologies
Почему электроавтомобили такие дорогие? Почему электроавтомобили такие дорогие?

На электромобиле можно сэкономить, но только в процессе эксплуатации

CHIP
Основатель Masters Полина Бондарева — о Левашовском хлебозаводе Основатель Masters Полина Бондарева — о Левашовском хлебозаводе

Как бизнес идет в сторону искусства, а искусство продолжает искать новые формы

РБК
Что происходит в отечественном геймдеве Что происходит в отечественном геймдеве

Как на геймдев-индустрию повлияли санкции и где корпорации ищут новые таланты

СНОБ
Эротика в советской литературе Эротика в советской литературе

Хотите верьте, хотите нет, но в советской художественной литературе был секс

Maxim
Первый антисептик, вакцинация и микроскоп: 5 медицинских изобретений прошлого, которые спасают нам жизнь и сегодня Первый антисептик, вакцинация и микроскоп: 5 медицинских изобретений прошлого, которые спасают нам жизнь и сегодня

Главные изобретения медицины, которые помогают нам быть здоровыми

ТехИнсайдер
Неандертальцы умели молоть муку. Возможно, люди 40 тысяч лет назад научились этому у них Неандертальцы умели молоть муку. Возможно, люди 40 тысяч лет назад научились этому у них

Задолго до изобретения сельского хозяйства люди уже умели молоть зерно в муку

ТехИнсайдер
Алгоритм сортировки, созданный ИИ, работает в 3 раза быстрее всех придуманных математиками за столетие Алгоритм сортировки, созданный ИИ, работает в 3 раза быстрее всех придуманных математиками за столетие

Искусственный интеллект нашел самые быстрые способы сортировки

ТехИнсайдер
Перенос вагинальной микробиоты детям после кесарева сечения улучшил их нервно-психическое развитие Перенос вагинальной микробиоты детям после кесарева сечения улучшил их нервно-психическое развитие

Перенос вагинальной микробиоты детям улучшил их нервно-психическое развитие

N+1
Третья форма денег Третья форма денег

Зачем в России запускают цифровой рубль и как он будет работать

РБК
Деревянные руки для робота: необычное изобретение Деревянные руки для робота: необычное изобретение

Теперь ученые использовали древесину для роботизированного захвата

ТехИнсайдер
«Я не прожил и дня без любви к тебе»: история Наполеона и Жозефины в письмах французского императора «Я не прожил и дня без любви к тебе»: история Наполеона и Жозефины в письмах французского императора

Роман Жозефины Богарне и Наполеона Бонапарта — чувственный бестселлер о любви

Правила жизни
Нюрка-воровка, невольница в золотой клетке и коварная обольстительница. Актриса Анастасия Ильинская — о своих ролях Нюрка-воровка, невольница в золотой клетке и коварная обольстительница. Актриса Анастасия Ильинская — о своих ролях

Актриса Анастасия Ильинская — о Театре на Бронной и своих планах на будущее

СНОБ
Как научиться просыпаться по утрам без будильника? Как научиться просыпаться по утрам без будильника?

Как «запрограмировать» свои внутренние часы на нужный вам график?

ТехИнсайдер
Спасаем любимые вещи: как отстирать любую краску с одежды Спасаем любимые вещи: как отстирать любую краску с одежды

Можно ли спасти любимую одежду от краски?

ТехИнсайдер
10 лучших сериалов про сумасшедших, душевнобольных и психбольницы. Часть II 10 лучших сериалов про сумасшедших, душевнобольных и психбольницы. Часть II

Сериалы о том, как безумие и ментальные проблемы влияют на людей и окружающих

Maxim
Майонезный шик: как этот соус стал одним из самых популярных в мире Майонезный шик: как этот соус стал одним из самых популярных в мире

Как майонез появился в России и почему пользуется такой популярностью сейчас

Forbes
Открыть в приложении