Як перелітні птахи знають, куди летіти: наукове пояснення

Щороку українці чекають прильоту лелек Одарки та Грицика, щоби з упевненістю сказати: настала весна. А про початок літнього тепла свідчить приліт галасливих серпокрильців. Але чи замислювались ви, як птахи, які зимують за тисячі кілометрів, під час сезонних міграцій знаходять дорогу?

Відео дня

Деякі пернаті, як крячок полярний, за життя сукупно долають відстань, як до Місяця і назад. Тому їм потрібно дуже добре орієнтуватись у просторі, щоби не заблукати і не налітати зайві милі. Видання Live Science розповіло, як птахам вдається зробити без допомоги супутників і навігатора в телефоні.

У польоті птахи використовують цілий арсенал почуттів, потрібних для орієнтації — деякі з них вчені добре дослідили, а деякі все ще знаходяться за межами людського розуміння. "Ми знаємо, що птахи використовують різні підказки, щоб зберігати напрямок міграції", – розповіла Міріам Лідфогель, директорка Інституту досліджень птахів у Німеччині, в електронному листі Live Science.

Зір і нюх — дві основні підказки, які використовують птиці, щоб знайти свій шлях. Якщо птахи мігрують не вперше, вони, мабуть, пам'ятають знайомі орієнтири, такі як річки та гірські хребти. З іншого боку, у птахів, які мігрують над водою, менше орієнтирів, які могли б їх спрямовувати. У таких обставинах вони можуть більше покладатися на свій нюх. В рамках одного дослідження вчені блокували носові проходи морських птахів, які називають середземноморськими буревісниками (Calonectris diomedea). Після цього вони все ще могли літати над землею, але втрачали орієнтацію, літаючи над водою.

Птахи також можуть використовувати сонце та зірки як орієнтири. Для цього ті види, які літають вдень, використовують "сонячний компас". Він поєднує уявлення птахів про те, де знаходиться сонце на небі, з їх внутрішнім сприйняттям того, який зараз час доби, заснований на їхньому циркадному ритмі. Поєднуючи ці два сигнали, птахи можуть визначати напрямок, в якому вони рухаються. Їхній мозок працює, як живий сонячний годинник. Дослідження показують, що порушення циркадного ритму птахів штучним освітленням заважає їм точно орієнтуватися, що вказує на важливість сонячного компасу.

Однак більшість птахів насправді мігрують уночі, а це означає, що положення сонця вони точно не використовують. В такому разі вони орієнтується по зірках, вивчаючи положення зірок навколо небесного полюса, який приблизно позначений Полярною зіркою. Цю ж зірку люди століттями використовували для навігації.

Магнітні поля

Але що робити, якщо небо захмарене, і птахи не бачать сонця, зірок чи якихось інших орієнтирів? Тут у гру вступає фантастична суперздібність птахів – магніторецепція. Це почуття дозволяє птахам сприймати магнітні поля Землі, які генеруються брижами розплавлених металів у ядрі нашої планети. Звучить, як фантастика, але дослідження показують, що втручання в магнітні поля сильно впливає на міграцію птахів. Наприклад, одна робота довела, що зміна магнітних полів навколо голубів порушила їхню здатність до пошуку дому.

Хоча вченим достеменно відомо, що птахи здатні до магніторецепції, спосіб, в який вона відбувається, залишається для них загадкою. Пітер Хор, професор хімії в Оксфордському університеті, каже, що птахи повинні використовувати якусь хімічну реакцію, результат якої залежить від сили та напряму магнітного поля Землі. Є кілька припущень щодо того, як відбувається ця реакція, але сам Хор робить ставку на молекулу під назвою криптохром, яка є у сітківці очей птахів.

Дослідники підтвердили в лабораторії, що ізольований криптохром реагує на магнітні поля і що для цієї реакції потрібне синє світло, яке також, як було показано, необхідне для магніторецепції птахів. Тим не менш, дослідники не впевнені точно, чи достатньо криптохром чутливий, щоб уловлювати найдрібніші зміни магнітного поля Землі.

"Ми так мало знаємо про деталі того, як може працювати цей компас. Я маю на увазі, що ми навіть не знаємо, скільки молекул криптохрому знаходиться в сітківці очей птахів", – каже Хор.

Деякі дослідження також вказують на механізм магніторецепції усередині пташиних дзьобів. Дослідження виявили рецептори, які взаємодіють із магнетитом – мінералом на основі заліза. Цей рецептор знаходиться у верхній частині дзьобів птахів. Він з'єднується з мозком через важливі нервові шляхи, що дозволяє припустити, що даний рецептор може бути ще одним методом, який пернаті використовують для оцінки інтенсивності магнітного поля.

Крім магніторецепції, птахи можуть отримувати інформацію про свій напрямок, виявляючи поляризоване світло – тип світла, в якому хвилі коливаються у певній, вирівняній площині. Сонячне світло стає поляризованим передбачуваним чином, коли розсіюється через атмосферу Землі. Використовуючи спеціальні клітини у своїх сітківках, птахи можуть відчувати ці візерунки, які дають їм інформацію про те, де сонце на небі, навіть коли воно сховане за хмарами.

Які можна зробити висновки

Так само, як ми покладаємося на свій зір вдень, але можемо використовувати руки, щоб орієнтуватися в тьмяно освітленій кімнаті вночі, птахи використовують різні почуття у різний час. "Птахи, ймовірно, інтегрують свої компасні сигнали для навігації – і ми впевнені, що різні сигнали мають різну важливість під час їхньої подорожі", – каже Лідфогель.

Хор також вказав на це. Наприклад, магніторецепція менш корисна під час гроз або періодів високої сонячної активності, які можуть порушити магнітні поля Землі, пояснив він.

Кінець кінцем, всі ці стратегії підкріплені генетичним прагненням птахів до міграції. Птахи успадковують схильність до міграції від своїх батьків, пояснила Лідфогель. А відстань і напрямок, в якому вони летять, насамперед засновані на генетиці. Такі дослідники, як Лідфогель, вивчають, які саме гени за це відповідають і як вони працюють.

Обидва вчених, з якими поспілкувалось видання, заявили, що розуміння цих систем матиме важливе значення для майбутнього збереження птахів. Переселення чи повторне здичавіння видів птахів стало основним напрямом зусиль збереження дикої природи, але досі результати були неоднозначними. Один аналіз показав, що до 45% птахів не залишались жити на новому длся себе місці. "Людські зусилля щодо переселення цих птахів не були дуже успішними", – сказав Хор.

Раніше OBOZ.UA розповідав, що вчені виявили універсальну схему, за якою організоване все життя на Землі.

Підписуйтесь на канали OBOZ.UA в Telegram і Viber, щоб бути в курсі останніх подій.