Несмотря на то, что отряд птиц населяет Землю около 160 миллионов лет (предшественниками птиц были птеродактили), мало что известно о сезонной миграции этих существ, об их длительных перелётах. А главное –об уникальной возможности ориентации на огромном пространстве земного шара.
Читая не такие уж и многочисленные издания и научные исследования, можно сделать вывод, что исследованиями именно ориентации птиц в перелётах учёные стали заниматься всего около сотни лет назад. И до сих пор нет однозначных и конкретных ответов на все интересующие вопросы. В основном информация на уровне гипотез.
Впрочем, это не удивительно. Считается, что наша цивилизация прошла только 5-7 процентов своего существования, и такой же путь за плечами науки и других отраслей познания.
Отмечу, что лично мне пришлось два десятка лет заниматься радиолокационным и визуальным контролем за воздушным пространством, объектами обнаружения в котором достаточно часто были именно птицы как воздушные цели. Так что определённое представление об этой теме имею.
Конкретно об ориентации перелётных птиц в их полётах
Известно, что далеко не все пернатые остаются зимовать в местах обитания. Как пел Владимир Высоцкий, «всё стремится к теплу от морозов и вьюг». Хотя это мнение барда ныне оспаривается учёными-оппонентами.
Оставим пока тот факт, что не все пернатые летят на юг. Некоторые виды предпочитают северные окраины континента. Но согласитесь, способность ежегодно с завидной настойчивостью преодолевать два раза в год десятки тысяч километров и не ошибаться желаемым «аэродромом» вызывает порою изумление. Ведь нет у птиц, как у их конкурентов – созданных руками человека летательных аппаратов, ни современного навигационного оборудования, ни наземных систем слежения и контроля за полётами, способных в любое время определиться с местом нахождения, сверить курс и откорректировать маршрут.
Что же по птичьей навигации можно сказать?
Вариантов исследователями выдвигалось много. Это визуальная ориентация по особенностям местности, инфраструктуре, дорогам железным и шоссейным, городам. Что ж, это, возможно, и соответствует действительности, но, прежде всего, для оседлых, относительно далеко не улетающих птиц. Затем по солнцу, луне, звёздам и их расположению, другим постоянно существующим факторам. Однако как основные многие из этих гипотез рано или поздно отвергались не столько из-за разнообразия видов птиц, сколько из-за ещё большего разнообразия особенностей их поведения.
Ныне преобладающей, с развитием науки, стала гипотеза, что ориентация и навигация перелётными птицами производится с использованием магнитного поля планеты, которое существует между полюсами. Сие суждение впервые было высказано более 100 лет назад русским академиком А. Миддендорфом. Вначале оно имело успех, а затем его то признавали, то отрицали, не предлагая ничего существенного взамен. Ибо при тех методах, которыми тогда пользовались для проверки, идея не могла быть ни доказана, ни опровергнута.
Опыты в основном проводили на голубях, которые, как известно, не являются перелётными птицами. К голове, лапкам или крыльям птиц прикрепляли маленькие магнитики, чтобы узнать, как они действуют на полёт. Нормальный полёт из-за этого нарушался, но никакого ответа на возникающие вопросы получить было нельзя.
В настоящее время геомагнитная ориентация птиц в направлении полёта (наряду с другими ориентирами) якобы доказывается теоретически и экспериментально. Интересно, что на командных пунктах радиотехнических войск, как документ, висит «Карта орнитологической обстановки» с нанесёнными сложившимися маршрутами полёта птиц. Что стоит отметить, основной маршрут перелётных птиц, начинающийся в районе Бреста, идёт на северо-восток республики, где, похоже, птицы собираются в большие стаи, подкармливаются на дальнюю дорогу, а затем следуют в южном направлении. Однако это основывается на обобщённых многолетних наблюдениях. И только.
Обратимся к исследованиям более современного периода
В зоологическом институте во Франкфурте-на-Майне малиновок помещали в большую камеру, внутри которой создавались искусственные магнитные поля. С помощью этих полей можно было компенсировать геомагнитное поле или создавать другие его напряжённости. От всех других внешних ориентиров птицы были изолированы.
При нормальном геомагнитном поле птицы правильно выбирали направление для миграционного полёта. При ослаблении поля в 2-4 раза или усилении в два раза подконтрольные беспорядочно метались по камере, потеряв всякую ориентацию. Собирались вместе вновь лишь вне пределов зоны излучения. Подобные нарушения навигационных способностей у перелётных птиц наблюдаются и во время сильных магнитных бурь.
Кстати, насчёт чувствительности птиц к радиоизлучениям сверхвысоких частот. Если кто не знает, воздушные цели, к коим относят и обнаруживаемые плотные стаи птиц, на экранах радиолокационных станций имеют отметку, схожую с отметкой реальной малоскоростной цели, например воздушных шаров, вертолётов, легкомоторной авиации, метеообразований или ещё чего-то подобного.
Одним из проверенных способов распознавания типа «птицы или цель» является облучение этой цели прямым излучением РЛС, в частности радиолокационным высотомером. После некоторого времени интенсивного облучения, если цель – это стая птиц, она рассыпается. Вот так на практике и распознают стаи птиц.
А недавно биологи впервые выдвинули и обосновали версию, как перелётные птицы чувствуют магнитное поле.
«Есть две гипотезы, – объясняет Дмитрий Кишкинев, сотрудник одного из университетов Канады, – магнитная и ольфакторная (обонятельная). В настоящее время учёные активно ищут органы магниторецепции, которые могут служить птицам внутренним компасом. По одной версии, у птиц в сетчатке глаз есть определённые фоторецепторы, которые могут видеть магнитное поле. Было вроде как доказано, что чувствительность к магнитному полю завязана на зрение. Считается, что сетчатка содержит светочувствительные белки – криптохромы, которые под воздействием света и магнитного поля могут по-разному возбуждаться в зависимости от ориентации его силовых линий. Второй вариант предполагал, что у птиц в надклювье есть магниточувствительный орган – 15 лет назад там были найдены клетки, содержащие большое количество оксида железа. Учёные тогда решили, что это и есть искомый магниторецептор, соединенный с мозгом птицы тройничным нервом».
На этом тогда и остановились
Почему? Да потому, что досконально органы птиц в разрезе разрешения интересующих вопросов практически не изучены. Учёные разделяют способность в ориентации (выбору направления) птиц и навигации – умение не только поддерживать строгое направление движения, но и представлять своё истинное местоположение относительно цели.
Благодаря экспериментам, которые ведутся с 60-х годов, учёные полагали, что ориентироваться птицы могут несколькими способами.
Научные сотрудники под руководством Кишкинева ловили камышовок на биологической станции Рыбачий (Куршская коса, Калининградская область) весной, когда птицы летят на север. По данным кольцевания, биологи знают, что эти птицы должны лететь для гнездования либо в Прибалтику, либо в северо-западную часть России (в Ленинградскую область, Карелию), либо на юг Финляндии. Пойманных птиц самолётом привезли в Москву, и часть из них была прооперирована: одной половине камышовок перерезали тройничный нерв, а другой произвели такой же надрез клюва, но без перерезания нерва. Это делалось для того, чтобы исключить влияние на навигацию птиц самого факта операции на клюве.
Чтобы узнать, как повлияет операция на навигацию птиц, их привезли на биостанцию МГУ под Звенигородом, но выпускать их по каким-то причинам не стали. Для изучения миграционного поведения птиц был использован метод с клеткой Эмлена. Она представляет собой конус с сеткой наверху, через который птица может видеть звезды. Суть метода в следующем: в сезон миграции птицу сажают в эту клетку, и, когда у неё начинается миграционный «драйв», она начинает прыгать и оставлять на стенках конуса следы в том направлении, куда ей надо лететь по природному зову. Эксперимент, результаты которого были опубликованы в научной прессе, показал, что птицы с перерезанным нервом не чувствовали, что их перевезли, – они продолжали ориентироваться на северо-восток, считая, что они по-прежнему в Калининградской области. А ложно оперированные птицы поняли, что находятся за тысячу километров от места поимки, и скомпенсировали направление с северо-восточного на северо-западное.
Учёные считают, что перерезанный нерв передавал в мозг птицы некоторую информацию, скорее всего по магнитному полю, о её текущем местоположении на поверхности Земли. Но, чтобы знать своё местоположение, птице либо надо иметь в себе «сетку» магнитного поля Земли либо знать характер его изменения по долготе и широте.
Но где эта «сетка» и как знать изменение поля?
«Мне кажется, вариант с сеткой очень сложный, ведь природа всегда выбирает менее точные, но простые механизмы. Скорее всего, птицы чувствуют, что при перемещении напряжённость поля слишком растёт, и при превышении некоторого порога, который генетически задан, у птицы включается “аварийный план”. Вместо режима “лететь на северо-восток” её бортовой компьютер переключается в режим “лететь на северо-запад», – пояснил автор исследования.
Так что этот эксперимент можно было считать незавершённым. Тем более что сами магнитные рецепторы в надклювье до сих пор не найдены; более того, последние исследования показали, что железосодержащие клетки являются не нервными, а макрофагами, потребляющими бактерий. И такие клетки найдены не только в клюве, но и в других тканях.
То есть налицо мы имеем ситуацию, сложившуюся не в пользу современной мировой науки: множество наблюдений подтверждают, что пернатые прекрасно ориентируются, в особенности в ходе длительных сезонных перелётов на огромные расстояния – пролетая над обширными океанскими просторами без визуальных «контрольных точек», не только по магнитному полю Земли, но и корректируя свои маршруты с учётом магнитного склонения, то есть делая поправку на угловые расхождения направлений географического и магнитного полюсов Земли. А вот найти биологический механизм определения этих магнитных меридианов, то есть пресловутый «птичий компас», и выяснить принцип его работы человек пока не в состоянии.
Зато появилась очередная смелая и неожиданная версия. Если «миграционное беспокойство» – одна из важных причин начала миграции птиц, то возникает вопрос: не является ли непосредственным стимулом к перелётам повышение магнитной активности (примерно вдвое), которое происходит на Земле дважды в году – в периоды весеннего и осеннего равноденствия – в периоды их (птиц) миграции?
Вот и всё, что можно сказать на сегодняшний день. Гипотезы есть, а пойти дальше человек, «царь природы», пока не может.
Просто некоторая информация
Обыкновенная крачка покинула своё гнездо в Финляндии около 15 августа 1996 года и была поймана 24 января 1997 года в Австралии. Она пролетела 25 750 км. Высота полёта обычно не превышает 3 тысяч метров, однако отмечались случаи набора высоты до 6 300 метров (радарные измерения).
Основные пути миграции из европейской части России: из почти двух сотен видов улетающих птиц 16 отправляются в Австралию, 16 – в Северную Америку, 5 – в Южную, 95 – в Африку.
Лебеди, аисты, журавли и гуси летят семьями или крупными сообществами. Аисты во время длительных перелётов периодически могут засыпать на лету на 10–15 минут.
Стаю, как правило, возглавляет самая опытная птица – вожак, уже летавшая по этому маршруту. Однако были замечены случаи замены вожака в полёте летевшими следом «заместителями», а также слияния двух клиньев в один. Причём было заметно, что происходило это в случаях, когда часть птиц уставала в полёте и они начинали вываливаться «из строя». И напрашивался вывод, что временное слияние клиньев делалось для моральной поддержки уставших. Было заметно, что более сильные птицы как бы вталкивали ослабевших в строй. Через некоторое время выровненные клинья вновь делились на несколько и продолжали уже нормальный полёт.
И ещё нечто невероятное
В подразделениях, обеспечивающих полёты авиации и управления ею, на вооружении у нас были приводные радиостанции типа ПАР-8 (затем более современные системы). Эти системы представляют собой передатчик средневолнового диапазона, излучающий код Морзе. Причём набор знаков устанавливается индивидуальным для каждого конкретного радиопривода.
Антенна представляла четыре параллельных троса-излучателя, расположенных на высоте на мачтах. Эта антенна формировала в противоположных направления две диаграммы направленности, то есть два луча. И самолёт, принявший именно этот набор, ориентируясь на максимум излучения, выходил именно на этот привод. И в периоды сезонных перелётов, в частности, журавлей, мы каждый раз замечали, что стаи выходили прямо на наш привод, а затем корректировали дальнейшее направление полёта.
Несмотря на то, что в шести километрах от нашего небольшого подразделения был расположен центральный городок, весьма обширный, с трёх-четырёхэтажными зданиями, трубами и прочим, который мог служить намного более контрастным визуальным ориентиром. Получается, что птицы улавливали излучение привода?
Стоит отметить, что на этих антенных тросах на ночёвку останавливались стаи более мелких птиц. Благо прочность позволяла. А после ночного отдыха полёт продолжался. Возможно, находить такое нетрадиционное место отдыха в темноте им также помогало излучение радиопривода. Стоит сказать, что деревьев вокруг не было, местность пустынная, а высоковольтная линия, тогда ещё не подключённая, находилась в стороне от птичьих трасс и их, видимо, не устраивала.
Часть моих однокашников по выпуску получила распределение на флот, в частности на корабли командно-измерительного комплекса, обеспечивающие постоянное наблюдение за космическими объектами. В том числе и обитаемыми. Ребята рассказывали о случаях, когда стаи птиц, обычно в ненастную погоду, находили посреди океанов (по радиоизлучению корабельных средств?) эти судна и, чтобы не погибнуть, буквально облепливали их палубы, оборудование и надстройки. И после того как распогодится, подкормленные моряками, возобновляли полёт. Предварительно делая вокруг корабля прощальный облёт. Естественно, кроме тех, кто погибал. Подобное рассказывали и моряки других военных судов. Орнитологи такой облёт считают не знаком благодарности, а проверкой крыльев и способности стаи продолжать полёт.
И пока птицы не будут досконально изучены, пока не будет создан эффективный, хотя бы в виде действующего макета, махолёт как действующая копия птицы, видимо, гипотезы так ими и останутся.