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

О чём пишут научно-популярные журналы мира О чём пишут научно-популярные журналы мира

Угроза от соли, раннее изучение иностранного языка и электрические самолеты

Наука и жизнь
Можно ли заработать на инвестициях в музыкальную индустрию Можно ли заработать на инвестициях в музыкальную индустрию

Какими знаниями нужно обладать и сколько времени и денег придется вложить?

РБК
Огонь-трава Огонь-трава

Повстречав это растение на своём пути, непременно замедлишь шаг

Наука и жизнь
От «Хранителей» до «Ходячих мертвецов»: 15 лучших сериалов по комиксам От «Хранителей» до «Ходячих мертвецов»: 15 лучших сериалов по комиксам

Сериалы по комиксам — Marvel, DC, Image Comics, японская манга, мультсериалы

Правила жизни
Алексей Новиков: «Кибербезопасность становится несущей конструкцией для бизнеса» Алексей Новиков: «Кибербезопасность становится несущей конструкцией для бизнеса»

Почему русский кибербез интересен мировому сообществу

РБК
Лишняя тяга: как неуместное поведение мужчин мешает женщинам заниматься в спортзале Лишняя тяга: как неуместное поведение мужчин мешает женщинам заниматься в спортзале

Как посетительницы и сотрудницы фитнес-клубов борются с тревогой и отторжением?

Forbes
Живые ископаемые Живые ископаемые

Членистоногие не зря послужили источником вдохновения для фантастов

Наука и жизнь
Как кормление ребенка грудью влияет на его результаты в школе? Поразительно! Как кормление ребенка грудью влияет на его результаты в школе? Поразительно!

Время кормления детей грудным молоком влияет на результаты школьных тестов

ТехИнсайдер
Конец Бонапарта Конец Бонапарта

Наполеон встретил смерть так же хладнокровно, как вражеские ядра и пули

Дилетант
Пропускать душ и грызть ногти: 6 детских привычек, которые вообще-то полезны Пропускать душ и грызть ногти: 6 детских привычек, которые вообще-то полезны

Неэстетичные привычки, которые идут детям лишь на пользу

Psychologies
Ученые выяснили эволюционное значение мастурбации Ученые выяснили эволюционное значение мастурбации

Мастурбация повышает репродуктивный успех у самцов приматов

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
Главный фантаст Китая Лю Цысинь: секрет успеха «Задачи трех тел» Главный фантаст Китая Лю Цысинь: секрет успеха «Задачи трех тел»

Рассказываем о книгах Лю Цысиня и его пути к успеху

Maxim
Астрономы нашли причину старого гамма-всплеска — это «крик» умирающей звезды Астрономы нашли причину старого гамма-всплеска — это «крик» умирающей звезды

Мощный гамма-всплеск в октябре 2019 года был вызван взрывом массивной сверхновой

ТехИнсайдер
ЗОЖ. Оборотни полки ЗОЖ. Оборотни полки

Андрей Соколов о неоднозначности продуктов на полках магазинов

Агроинвестор
Держись подальше Держись подальше

7 заблуждений об алкогольной зависимости, в которые до сих пор многие верят

Лиза
Перезапись страшных воспоминаний мышей разорвала связь с изначальной нейронной сетью Перезапись страшных воспоминаний мышей разорвала связь с изначальной нейронной сетью

Нейроны, хранящие страшное воспоминание мышей, поменяли паттерн кодирования

N+1
Нерожденный ребенок: как пережить прервавшуюся беременность Нерожденный ребенок: как пережить прервавшуюся беременность

Правил, которые помогут пережить прервавшуюся беременность и сохранить здоровье

Psychologies
Мир первый и второй. Продолжение Мир первый и второй. Продолжение

Катерина Мурашова продолжает размышлять на тему классового деления в мире

СНОБ
Директор музыкальной экосистемы и департамента видеоконтента VK Николай Дуксин: В сфере развлечений нет «вчерашних» заслуг Директор музыкальной экосистемы и департамента видеоконтента VK Николай Дуксин: В сфере развлечений нет «вчерашних» заслуг

Директором музыкальной экосистемы VK Николай Дуксин — о музыке и артистах

СНОБ
Привычный конфликт поколений в непривычных обстоятельствах: рецензия на фильм «Снегирь» Привычный конфликт поколений в непривычных обстоятельствах: рецензия на фильм «Снегирь»

«Снегирь» Бориса Хлебникова держит зрителя в напряжении до последней секунды

Psychologies
Ошибка 0x80070422: когда она появляется, и как ее исправить Ошибка 0x80070422: когда она появляется, и как ее исправить

Как исправить ошибку 0x80070422 при обновлении Windows 10

CHIP
Горячая йога: полезна ли она для здоровья, и что говорит наука Горячая йога: полезна ли она для здоровья, и что говорит наука

Почему бикрам-йога в последние годы приобрела значительную популярность

ТехИнсайдер
«Мой муж не стал приматом»: Анна Снаткина призналась, что Виктор Васильев снялся во втором сезоне сериале «Два холма» «Мой муж не стал приматом»: Анна Снаткина призналась, что Виктор Васильев снялся во втором сезоне сериале «Два холма»

Анна Снаткина рассказала о закулисье телепроекта «Два холма»

VOICE
80-летний мужчина годами проживает один и тот же день из-за редкого синдрома 80-летний мужчина годами проживает один и тот же день из-за редкого синдрома

Уж лучше ошибаться здесь и сейчас, чем заново проживать одни и те же события

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
Нелегкий вопрос. Могут ли тополя менять пол и как избавиться от пуха Нелегкий вопрос. Могут ли тополя менять пол и как избавиться от пуха

Можно ли вывести тополя без пуха и как спасаться от него прямо сейчас?

СНОБ
Платья Дороти и «суеверные туфли»: что носила звезда мюзиклов Джуди Гарленд Платья Дороти и «суеверные туфли»: что носила звезда мюзиклов Джуди Гарленд

Джуди Гарленд не стала иконой стиля, но свой след в моде оставила

Правила жизни
Людмила Петрановская объяснила, что делать, если ребенок не слышит, пока не наорешь Людмила Петрановская объяснила, что делать, если ребенок не слышит, пока не наорешь

Можно ли повышать голос на ребенка, если тот пропускает все мимо ушей?

Psychologies
Потепление превратит снегопады в горах Северного полушария в проливные дожди Потепление превратит снегопады в горах Северного полушария в проливные дожди

Районы на высоте более 3000 метров станут уязвимы для экстремальных осадков

N+1
Открыть в приложении