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
Человек со свойствами и средствами Человек со свойствами и средствами

«Счастливчик Хэнк»: симпатичная кампусная драма

Weekend
Огонь-трава Огонь-трава

Повстречав это растение на своём пути, непременно замедлишь шаг

Наука и жизнь
Канадцы составили распорядок дня среднестатистического землянина Канадцы составили распорядок дня среднестатистического землянина

Как проходит день среднестатистического человека?

N+1
Если мир опрокинется Если мир опрокинется

Продолжение рассказа Елены Ворон

Наука и жизнь
Что находится внутри черной дыры: есть ли у физиков ответ? Что находится внутри черной дыры: есть ли у физиков ответ?

Что такое черная дыра и может ли что-то находиться внутри неё?

ТехИнсайдер
Мошенники ищут вклады Мошенники ищут вклады

Почему граждане стали чаще жаловаться на хищения денег с депозитов?

Ведомости
Голубиные мозговые желудочки наполнились ликвором во время медленного сна Голубиные мозговые желудочки наполнились ликвором во время медленного сна

Мозг голубей способен очищаться от ненужных метаболитов

N+1
«Ковёр» на Ковентри «Ковёр» на Ковентри

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

Дилетант
Дети, бедняки, улицы: как снимали первые женщины-фотографы Дети, бедняки, улицы: как снимали первые женщины-фотографы

Рассказываем о пяти женщинах, которые смотрели на мир через объектив

Forbes
5 побочных эффектов быстрого похудения, о которых вам никто не говорит 5 побочных эффектов быстрого похудения, о которых вам никто не говорит

Быстрые диеты имеют несколько серьезных последствий для вашего здоровья

ТехИнсайдер
Самые уязвимые: как стигма в обществе влияет на женщин с ментальными расстройствами Самые уязвимые: как стигма в обществе влияет на женщин с ментальными расстройствами

Как стигматизация повышает уязвимость женщин с ментальными расстройствами

Forbes
Y-хромосома по-разному повлияла на исходы рака Y-хромосома по-разному повлияла на исходы рака

Как Y-хромосомы влияют на развитие колоректального рака и рака мочевого пузыря

N+1
Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать» Михаил Пиотровский: «Заставляем людей думать»

Как принималось решение, касающееся эрмитажного экспоната? Чем живёт Эрмитаж?

Дилетант
Антидепрессивное действие психоделиков отделили от галлюциногенного на молекулярном уровне Антидепрессивное действие психоделиков отделили от галлюциногенного на молекулярном уровне

Психоделики связываются с нейротрофными рецепторами TrkB

N+1
Без Marvel и DC: 12 лучших экранизаций комиксов Без Marvel и DC: 12 лучших экранизаций комиксов

Устали от Marvel и DC, но любите фильмы по комиксам?

Правила жизни
Побег от реальности Побег от реальности

Как художники превратили старую ферму в арт-пространство и приют интеллектуалов

Seasons of life
История одного свадебного платья: почему иорданская принцесса Рим Аль Али двадцать лет носит наряд, пошитый в России История одного свадебного платья: почему иорданская принцесса Рим Аль Али двадцать лет носит наряд, пошитый в России

Почему принцесса Рим до сих пор носит свой свадебный наряд?

VOICE
Рефлексия белого человека Рефлексия белого человека

«Переводчик»: Гай Ритчи не о бандитах, а о войне

Weekend
Этнокультурный вектор устойчивого развития. Женщины Севера Этнокультурный вектор устойчивого развития. Женщины Севера

Современные тренды устойчивого развития меняют подходы к управлению

РБК
Какую пластику можно и нужно делать летом: твоя подсказка от хирурга Какую пластику можно и нужно делать летом: твоя подсказка от хирурга

Какие из пластических преображений показано делать в теплое время года?

VOICE
Цветы как терапия Цветы как терапия

7 причин сделать флористику своим хобби

Лиза
Растения «чувствуют», когда к ним прикасаются! Вот как это возможно Растения «чувствуют», когда к ним прикасаются! Вот как это возможно

Растительные клетки посылают разные сигналы, реагируя на прикосновения

ТехИнсайдер
Что произойдет, если Земля начнет вращаться быстрее? Что произойдет, если Земля начнет вращаться быстрее?

Что будет, если наши привычные 24 часа в сутках сократятся?

ТехИнсайдер
Как тип привязанности повлияет на ваши отношения: 3 сценария Как тип привязанности повлияет на ваши отношения: 3 сценария

Как сценарий отношений зависит от детского опыта партнеров?

Psychologies
6 признаков хорошей тренировки 6 признаков хорошей тренировки

Сигналы организма дадут понять, каких результатов стоит ждать от тренировок

Maxim
Lego, Barbie и Hot Wheels: как работают инвестиции в игрушки Lego, Barbie и Hot Wheels: как работают инвестиции в игрушки

Зачем взрослые по всему миру скупают конструкторы, машинки и кукол?

РБК
10 правил женщины, которая провела на свиданиях 10 000 часов: возьми их на заметку! 10 правил женщины, которая провела на свиданиях 10 000 часов: возьми их на заметку!

Как найти своего мужчину? Отвечает эксперт по свиданиям!

VOICE
Взгляд в будущее Взгляд в будущее

Вопрос о перспективах долгосрочного экономического развития в России

Деньги
Целебное касание Целебное касание

Средство, приносящее пользу людям, повышающее жизненный тонус... массаж

Здоровье
Открыть в приложении