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
Почему электроавтомобили такие дорогие? Почему электроавтомобили такие дорогие?

На электромобиле можно сэкономить, но только в процессе эксплуатации

CHIP
Огонь-трава Огонь-трава

Повстречав это растение на своём пути, непременно замедлишь шаг

Наука и жизнь
Гардеробная своими руками. Дизайнерские идеи для любого помещения Гардеробная своими руками. Дизайнерские идеи для любого помещения

Хорошо спроектированная гардеробная обеспечивает достаточно места для хранения

Лиза
Шах и мак Шах и мак

Что ждет Афганистан, из которого ушли очередные сеятели разумного и доброго?

Maxim
41-летняя комедиантка страдает от хронического сексуального возбуждения после смерти отца 41-летняя комедиантка страдает от хронического сексуального возбуждения после смерти отца

«Эффектом освобождения» — как смерть может влиять на дофоминовую систему?

Psychologies
За водой на лунный южный полюс («Луна-25» и другие) За водой на лунный южный полюс («Луна-25» и другие)

Задачи, которые стояли перед «Луной-25», никуда не делись. Их придётся решать

Наука и жизнь
Человек — швейцарский нож: как пиарщики помогают в достижении бизнес-целей Человек — швейцарский нож: как пиарщики помогают в достижении бизнес-целей

Как сделать так, чтобы о тебе узнали, тем более в правильном и нужном ключе?

Inc.
Все из детства Все из детства

6 установок, которые программируют нас на болезни с ранних лет

Лиза
Из чего состоит роман Ивана Тургенева «Отцы и дети» Из чего состоит роман Ивана Тургенева «Отцы и дети»

Как роман Ивана Тургенева «Отцы и дети» повлиял на культуру и политику страны

СНОБ
За кулисами счастья Абдаллы и Рании: тайны и трагедии королевской семьи Иордана За кулисами счастья Абдаллы и Рании: тайны и трагедии королевской семьи Иордана

Почему король Абдалла II так ценит свой личный островок спокойствия

VOICE
Объективация журналистики Объективация журналистики

Первые фоторепортажи, которые изменили наш взгляд на мир

Weekend
В большой депрессии выделили когнитивный биотип В большой депрессии выделили когнитивный биотип

Ученые предложили выделить биотип большого депрессивного расстройства (БДР)

N+1
Как сохранять спокойствие и рассудок в сложные времена Как сохранять спокойствие и рассудок в сложные времена

Как взять свои эмоции под контроль, когда на ситуацию нельзя повлиять?

Правила жизни
История с цветом История с цветом

Интерьер этого дома — профессиональный микс разных стилей

Идеи Вашего Дома
Синие пенисы и пульсирующие вульвы: что такое эпидидимальная гипертензия и чем она опасна Синие пенисы и пульсирующие вульвы: что такое эпидидимальная гипертензия и чем она опасна

Как эпидидимальная гипертензия влияет на сексуальное поведение

Psychologies
Как механический таракан побеждает травму: рецензия на фильм «Голова-жестянка» Как механический таракан побеждает травму: рецензия на фильм «Голова-жестянка»

«Голова-жестянка» — образец живого и правдивого кино для и про подростков

Psychologies
Усы на миллион: самые необычные части тела, которые страхуют знаменитости Усы на миллион: самые необычные части тела, которые страхуют знаменитости

Разбираемся, что страхуют селебрити и сколько это стоит

РБК
Как выбрать правильное каре: 4 золотых лайфхака от стилиста для идеальной стрижки Как выбрать правильное каре: 4 золотых лайфхака от стилиста для идеальной стрижки

Как добиться идеальной формы и оптимальной длины каре

VOICE
Нейросетевой коллапс: почему вскоре может остановиться развитие алгоритмов ИИ Нейросетевой коллапс: почему вскоре может остановиться развитие алгоритмов ИИ

По оценке ученых, уже скоро качество нейросетей может стремительно деградировать

Forbes
Секреты салонного маникюра, о которых все молчат: что скрывают нейл-мастера Секреты салонного маникюра, о которых все молчат: что скрывают нейл-мастера

Ты пересмотришь свое мнение о домашнем маникюре, узнав, что происходит в салонах

VOICE
Ловушки бортового питания: от какой еды и напитков стюардессы отказываются в полете Ловушки бортового питания: от какой еды и напитков стюардессы отказываются в полете

Некоторые закономерности и слабые места в вопросе бортового питания

VOICE
7 причин, почему нас так бесят самокатчики? 7 причин, почему нас так бесят самокатчики?

Эти хипстеры на самокатах всех достали! И мы можем объяснить, почему

Maxim
Как арктические микроорганизмы строят себе железомарганцевый дом Как арктические микроорганизмы строят себе железомарганцевый дом

Бактерии формируют себе надежное убежище и одновременно создают запасы сырья

Наука
Юридический язык документов не понравился юристам Юридический язык документов не понравился юристам

Упрощенные договоры юристы оценили выше и запомнили лучше

N+1
Номер на одного: как поездка в одиночестве поможет пережить развод — 3 преимущества Номер на одного: как поездка в одиночестве поможет пережить развод — 3 преимущества

Поездка в одиночестве имеет немало преимуществ

Psychologies
Скульптор и делец. Как Лука делла Роббиа поставил производство майолики на поток Скульптор и делец. Как Лука делла Роббиа поставил производство майолики на поток

Александр Степанов рассказывает о творчестве художников Ренессанса

СНОБ
BMW X3 и Genesis GV70 разбили на краш-тестах: на чем безопасно ездить BMW X3 и Genesis GV70 разбили на краш-тестах: на чем безопасно ездить

BMW X3 и Mercedes GLC стали самыми безопасными моделями на краш-тестах

РБК
Не повод для знакомства: радости и горести секса без обязательств Не повод для знакомства: радости и горести секса без обязательств

Наша колумнистка Марта Кетро рассказывает об особенностях "только секса"

VOICE
Виртуальный доллар: зачем банки сохраняют счета физлиц в «токсичных» валютах Виртуальный доллар: зачем банки сохраняют счета физлиц в «токсичных» валютах

Девалютизация банковской системы не заставила банки вывести доллары и евро

Forbes
Открыть в приложении