Как перелетные птицы знают, куда лететь: научное объяснение

Ежегодно украинцы ждут прилета аистов Одарки и Грицика, чтобы с уверенностью сказать: наступила весна. А о начале летнего тепла свидетельствует прилет шумных стрижей. Но задумывались ли вы, как птицы, которые зимуют за тысячи километров, во время сезонных миграций находят дорогу?

Видео дня

Некоторые пернатые, как полярная крячка, за жизнь совокупно преодолевают расстояние, как до Луны и обратно. Поэтому им нужно очень хорошо ориентироваться в пространстве, чтобы не заблудиться и не налетать лишние мили. Издание Live Science рассказало, как птицам удается сделать это без помощи спутников и навигатора в телефоне.

В полете птицы используют целый арсенал чувств, нужных для ориентации – некоторые из них ученые хорошо исследовали, а некоторые все еще находятся за пределами человеческого понимания. "Мы знаем, что птицы используют различные подсказки, чтобы сохранять направление миграции", – рассказала Мириам Лидфогель, директор Института исследований птиц в Германии, в электронном письме Live Science.

Зрение и обоняние – две основные подсказки, которые используют птицы, чтобы найти свой путь. Если птицы мигрируют не впервые, они, по-видимому, помнят знакомые ориентиры, такие как реки и горные хребты. С другой стороны, у птиц, мигрирующих над водой, меньше ориентиров, которые могли бы их направить. В таких обстоятельствах они могут больше полагаться на свое обоняние. В рамках одного исследования ученые блокировали носовые проходы морских птиц, которые называют средиземноморскими буревестниками (Calonectris diomedea). После этого они все еще могли летать над землей, но теряли ориентацию, летая над водой.

Птицы также могут использовать солнце и звезды как ориентиры. Для этого те виды, которые летают днем, используют "солнечный компас". Он сочетает представление птиц о том, где находится солнце на небе, с их внутренним восприятием того, какое сейчас время суток, основанное на их циркадном ритме. Сочетая эти два сигнала, птицы могут определять направление, в котором они движутся. Их мозг работает, как живые солнечные часы. Исследования показывают, что нарушение циркадного ритма птиц искусственным освещением мешает им точно ориентироваться, что указывает на важность солнечного компаса.

Однако большинство птиц на самом деле мигрируют ночью, а это означает, что положение солнца они точно не используют. В таком случае они ориентируется по звездам, изучая положение звезд вокруг небесного полюса, который примерно обозначен Полярной звездой. Эту же звезду люди веками использовали для навигации.

Магнитные поля

Но что делать, если небо закрыто облаками, и птицы не видят солнца, звезд или каких-то других ориентиров? Здесь в игру вступает фантастическая суперспособность птиц – магниторецепция. Это чувство позволяет птицам воспринимать магнитные поля Земли, которые генерируются рябью расплавленных металлов в ядре нашей планеты. Звучит, как фантастика, но исследования показывают, что вмешательство в магнитные поля сильно влияет на миграцию птиц. Например, одна работа доказала, что изменение магнитных полей вокруг голубей нарушило их способность к поиску дома.

Хотя ученым доподлинно известно, что птицы способны к магниторецепции, способ, которым она происходит, остается для них загадкой. Питер Хор, профессор химии в Оксфордском университете, говорит, что птицы должны использовать некую химическую реакцию, результат которой зависит от силы и направления магнитного поля Земли. Есть несколько предположений относительно того, как происходит эта реакция, но сам Хор делает ставку на молекулу под названием криптохром, которая есть в сетчатке глаз птиц.

Исследователи подтвердили в лаборатории, что изолированный криптохром реагирует на магнитные поля и что для этой реакции требуется синий свет, который также, как было показано, необходим для магниторецепции птиц. Тем не менее, исследователи не уверены точно, достаточно ли криптохром чувствителен, чтобы улавливать мельчайшие изменения магнитного поля Земли.

"Мы так мало знаем о деталях того, как может работать этот компас. Я имею в виду, что мы даже не знаем, сколько молекул криптохрома находится в сетчатке глаз птиц", – говорит Хор.

Некоторые исследования также указывают на механизм магниторецепции внутри птичьих клювов. Исследования обнаружили рецепторы, которые взаимодействуют с магнетитом – минералом на основе железа. Этот рецептор находится в верхней части клювов птиц. Он соединяется с мозгом через важные нервные пути, что позволяет предположить, что данный рецептор может быть еще одним методом, который пернатые используют для оценки интенсивности магнитного поля.

Помимо магниторецепции, птицы могут получать информацию о своем направлении, обнаруживая поляризованный свет – тип света, в котором волны колеблются в определенной, выровненной плоскости. Солнечный свет становится поляризованным предсказуемым образом, когда рассеивается через атмосферу Земли. Используя специальные клетки в своих сетчатках, птицы могут чувствовать эти узоры, которые дают им информацию о том, где солнце на небе, даже когда оно скрыто за облаками.

Какие можно сделать выводы

Так же, как мы полагаемся на свое зрение днем, но можем использовать руки, чтобы ориентироваться в тускло освещенной комнате ночью, птицы используют разные чувства в разное время. "Птицы, вероятно, интегрируют свои компасные сигналы для навигации – и мы уверены, что различные сигналы имеют разную важность во время их путешествия", – говорит Лидфогель.

Хор также указал на это. Например, магниторецепция менее полезна во время гроз или периодов высокой солнечной активности, которые могут нарушить магнитные поля Земли, пояснил он.

В конце концов, все эти стратегии подкреплены генетическим стремлением птиц к миграции. Птицы наследуют склонность к миграции от своих родителей, пояснила Лидфогель. А расстояние и направление, в котором они летят, прежде всего основаны на генетике. Такие исследователи, как Лидфогель, изучают, какие именно гены за это отвечают и как они работают.

Оба ученых, с которыми пообщалось издание, заявили, что понимание этих систем будет иметь важное значение для будущего сохранения птиц. Переселение или повторное одичание видов птиц стало основным направлением усилий по сохранению дикой природы, но до сих пор результаты были неоднозначными. Один анализ показал, что до 45% птиц не оставались жить на новом для себя месте. "Человеческие усилия по переселению этих птиц не были очень успешными", – сказал Хор.

Ранее OBOZ.UA рассказывал, что ученые обнаружили универсальную схему, по которой организована вся жизнь на Земле.

Подписывайтесь на каналы OBOZ.UA в Telegram и Viber, чтобы быть в курсе последних событий.