Механизмы миграций птиц

Магнитные полюса земли
С известной долей условности Землю можно представить себе как гигантский намагниченный шар. В каждой точке на поверхности Земного шара существует магнитное поле, направление которого легко установить с помощью стрелки компаса, которая всегда обращена к магнитному полюсу. Напомним, что магнитные полюса планеты лежат несколько в стороне от нанесенных на карты или глобус географических полюсов, сквозь которые проходит ось вращения Земли.

Стрелка обычного компаса двигается лишь вправо-влево, поэтому показывает направление лишь горизонтальной составляющей поля, будучи устремленной вдоль магнитного меридиана к магнитному полюсу Земли. Но силы земного магнетизма действуют не только в горизонтальной плоскости, но и по направлению к центру планеты, то есть магнитное поле обладает еще и вертикальной или, как говорят, гравитационной составляющей. Если бы стрелка компаса могла двигаться во всех направлениях, в том числе вверх и вниз, то ее положение заметно менялось бы по мере движения от экватора к полюсам.

На экваторе она бы располагалась строго параллельно поверхности Земли, то есть абсолютно горизонтально, указывая своим намагниченным концом строго на север. По мере продвижения от экватора ее отклонения от горизонтали становились бы все более заметными и наконец на северном полюсе стрелка обратилась бы к центру планеты, то есть встала бы вертикально. На южном магнитном полюсе стрелка также займет вертикальное положение, но ее намагниченный «северный» конец будет обращен строго вверх. Таким образом, компас, имеющий подобное устройство, можно использовать не только для указания направления на север, но и для определения своего положения на меридиане, то есть в качестве указателя широты.

Перелет птиц

Почему птицы улетают

Сергей Любавин — Перелетные птицы

ПОЧЕМУ ПТИЦЫ ПУТЕШЕСТВУЮТ

Необходимость добывать пищу, поиск мест, которые пригодны для вывода птенцов и бегство от естественных врагов — вот три главные причины, из-за которых птицы совершают сезонные перелёты. Продолжительность полётов и расстояния, которые они преодолевают, очень разные.

Часть птиц летом живёт в лесах или на лугах, а зимой они перебираются в города, где теплее и где куда легче добыть пищу. Птицы, которые летом высиживают яйца на севере, осенью, когда приходит холод и уменьшается количество корма (например, количество насекомых), улетают на юг. Весной, когда в местах их зимовки становится сухо и тепло, птицы снова возвращаются на свои выводковые места в северных краях. Когда они находят подходящие для них места, то остаются там на лето, размножаются, выращивают птенцов, а осенью снова улетают на юг.

Гипотеза магнитной ориентации перелетных птиц

Могут ли птицы использовать земной магнетизм так же, как мы употребляем обычный компас, стрелка которого, повинуясь горизонтальной составляющей магнитного поля, всегда обращена к северу? Способны ли пернатые чувствовать и оценивать эту составляющую? Гипотеза магнитной ориентации перелетных птиц была высказана академиком Петербургской академии А. Миддендорфом более ста лет тому назад, однако реальные возможности для ее экспериментальной проверки появились у ученых лишь в самые последние годы.

Способ изучения миграции птиц

Оказывается, что голуби с надетыми на голову спиралями из тонкой металлической проволоки с протекающим по ним электрическим током от миниатюрных батареек в опытах по в пасмурную погоду плохо возвращались домой. В ясную погоду они пользовались привычным солнечным компасом и уверенно направлялись к голубятне, ничуть не печалясь о том, что направление магнитных полей, окружавших их головы, не имело ничего общего в направлением земного магнетизма.

В пасмурную погоду голуби со спиралями на голове совершали грубые ошибки при прокладке курса и улетали невесть куда, тогда как голуби без спиралей не испытывали заметных трудностей. К настоящему времени имеется немало и других свидетельств способности пернатых к употреблению магнитного компаса. Значительно больше сомнений вызывает пока умение птиц использовать гравитационную составляющую магнитного поля для того, чтобы определять свое местонахождение.

Вращение Земли и миграция птиц

Одно время предполагали даже наличие у птиц способов навигации, основанных на использовании сил Кориолиса. Эти силы возникают благодаря вращению Земного шара; они возрастают по направлению от полюса к экватору в соответствии с увеличением скорости вращения точек, расположенных на поверхности земной сферы. Глобальными проявлениями сил Кориолиса в планетарном масштабе являются подмыв берегов рек, текущих в меридиональном направлении, и закручивание исполинских атмосферных вихрей. На использовании этих сил основано устройство гирокомпаса — прибора, который при любых положениях воздушного или морского судна самопроизвольно устанавливается вдоль географического меридиана. Силы Кориолиса годятся для того, чтобы по ним определять географическую широту в пределах одного полушария.

Если к ним добавить еще один указатель места, например одну из составляющих магнитного поля Земли, то можно получить искомую систему из двух координат (за счет уже отмеченного нами несовпадения осей магнетизма и вращения), позволяющую создать магнитно-гравитационную» карту. Однако расчеты показали, что для того, чтобы быть воспринятыми пернатыми, сила Кориолиса все же слишком малы и, в частности, безнадежно перекрываются и маскируются теми ускорениями, которые воздействуют на птицу в полете (на взлете, при разгоне или торможении, да и вообще при любом изменении скорости полета или положения в пространстве).

Что делает птицу, птицей?

У всех видов птиц есть перья. Существуют и другие характеристики, общие для класса птиц, но перья — единственная черта, совершенно уникальная для этих животных. Многие могут сказать, что полет делает птиц особенными, но знаете ли вы, что не все птицы летают? Эму, киви, казуары, пингвины, страусы и нанду — это птицы, которые не летают. Нелетающие птицы, такие как пингвины отлично плавают под водой.

У птиц есть много интересных приспособлений, которые позволяют им летать. Легкие, но крепкие кости и клювы, являются адаптацией для снижения веса во время полета. Птицы имеют уникальные глаза, уши, ноги, а также могут сооружать гнезда. Некоторые виды способны издавать прекрасные звуки.

Навигация птиц

Различие между компасной ориентацией и навигацией

Движение к цели включает два компонента. Во-первых, компасную ориентацию — умение поддерживать в течение длительного времени выбранный курс, и, во-вторых, навигацию — умение проложить курс между двумя пунктами, исходя из сравнения их координат, то есть по сохраняемой в памяти карте.

Различия между простой компасной ориентацией и навигацией иллюстрирует опыт по перевозке скворцов. Несколько тысяч птичек поймали и окольцевали, перевезли из Голландии в Швейцарию и выпустили. Молодые птицы, которые совершали первую в своей жизни миграцию, направились из Швейцарии на юго-запад. У них получилось выбрать правильное направление, но они в итоге отклонились от курса и оказались заметно южнее места, к которому направлялись, и соответственно им ничего не оставалось, как перезимовать в Испании и южных областях Франции.

По компасу молодняк сориентировался верно, но сделать поправку на некоторое смещение с привычной им трассы скворцам оказалось не под силу. А взрослые скворцы, уже имевшие миграционный опыт, прекрасно показали, что владеют отличной снайперской навигацией. Они смогли сориентироваться и сразу проложили новый курс в северо-западном и западном направлениях и в итоге с легкостью достигли привычных им зимовок.

Разница между пространственной ориентацией взрослых и молодых птиц

В чем же разница между пространственной ориентацией взрослых и молодых птиц? Скорее всего в том, что движение к зимовкам у молодняка, преодолевающей маршрут впервые в жизни, подчиняется в основном инстинктивным программам поведения. Иными словами, юный скворец обладает врожденной способностью лететь в направлении зимовок и довольно точно представляет себе, какое именно расстояние ему необходимо преодолеть для того, чтобы их достигнуть.

Другое дело взрослые птицы, уже побывавшие на зимних квартирах и получившие там определенную информацию. Какую именно — самый трудный и ключевой вопрос, точного ответа на который пока не существует. Это может быть любая астрономическая или геофизическая информация, при посредстве которой можно дать уникальную характеристику любой точки на поверхности Земного шара. Так вот, взрослая птица скорее всего умеет сравнивать хранящуюся в памяти информацию о зимовке с текущей информацией о месте своего нахождения. Все дальнейшее — уже дело техники и представляет собой простую задачу для любого субъекта, владеющего навыками ориентирования с помощью компаса.

Интересно: Как видят насекомые? Описание, фото и видео

Виды перелётных птиц

Вероятно, наиболее известными перелётными птицами являются ласточки. Возвращение ласточек в Европу с юга Африки возвещает нам о наступлении лета на этом континенте. К осени, когда приходит пора отлёта на юг, птицы успевают вырастить два-три выводка.

Обтекаемая форма тел и изогнутые узкие крылья городских и деревенских ласточек помогают им при перелётах на большие расстояния. Гораздо более сложными являются перелёты больших и тяжёлых птиц – например, таких, как аисты. Поэтому большую часть пути эти птицы пытаются преодолеть в плавном полёте. Во время осеннего перелёта из Европы в Африку они используют тёплые атмосферные течения, с помощью которых взлетают ввысь, не прикладывая особо больших усилий.

Для некоторых птиц Центральная Европа является самым южным пунктом миграции. Так, карликовые лебеди из своих выводковых районов, расположенных в Северной Сибири, перебираются на побережье Северного моря.

Перелётные птицы не ограничиваются только северным полушарием, однако к югу от экватора они находят гораздо меньше мест, необходимых им для выводка. Дальше всех летит такая птица, как полярная крачка — через Арктику, Южную Африку, Южную Америку он путешествует до самой Антарктиды. Таким образом, в течение года он преодолевает около 35 тысяч километров.

Для многих птиц сезонные перелёты — важная жизненная функция. Способность перелетать с места на место позволяет им в разное время года жить в наиболее благоприятном для них климате – в этом и состоит главная причина сезонных перелётов птиц.

Способность голубей находить путь к дому

Поразительные способности голубей находить путь к дому известны с незапамятных времен. Армии древних персов, ассирийцев, египтян и финикийцев отправляли с голубями сообщения из походов. Во время обеих мировых войн голубиная почта сослужила такую службу, что в честь пернатых письмоносцев были воздвигнуты памятники в Брюсселе и французском городе Лионе. На соревнованиях почтовых голубей отвозят за 150—1000 километров и выпускают. Время возвращения птиц в голубятню регистрируется с помощью специальных устройств. Хорошо тренированные голуби летят к дому со средней скоростью 80 километров в час, лучшие из них способны преодолеть 1000 километров за день.

Третий памятник голубям еще не построен, но давно ими заслужен благодаря выдающемуся вкладу в изучение способов ориентации пернатых. Выяснилось, например, что голуби могут издалека возвращаться в голубятню вопреки сильнейшей «близорукости». «Близорукими» птиц делали на время опыта, надевая им на глаза матовые контактные линзы, позволявшие различать лишь контуры ближайших предметов. И вот с такими линзами голубей выпускали в 130 км от голубятни. Полуслепые птицы взмывали ввысь и на большой высоте устремлялись домой, не видя вокруг себя ничего, кроме непроницаемого серого тумана. Почти всем удалось благополучно добраться до места, хотя «близорукость» не позволила найти саму голубятню. Голуби опускались в радиусе 200 метров от нее и терпеливо ожидали избавления от надоевших линз.

Как ориентируются птицы?

Навигация сложна, потому что требует от птиц понимания трех вещей: их текущее местоположение, место назначения и направление, которого они должны придерживаться, чтобы добраться до цели.

Одни птицы используют Солнце и звезды для навигации. Другие ориентируются по таким природным объектам, как реки, горы или береговые линии. Некоторые пернатые могут даже использовать обоняние. Хотя птицы также способны перемещаться в пасмурные дни и лететь через океан, где нет четких ориентиров. Так как они это делают?

Ученые пришли к выводу, что птицы чувствуют магнитное поле Земли благодаря магниторецепции. В клювах птиц находится так называемый магнетит — это железосодержащий минерал, который действует как компас. Другие ученые считают, что птицы могут видеть магнитное поле своими глазами. Науке еще не все известно об ориентировании птиц, но, вероятно, они используют несколько способов навигации.

Компасы птиц

Когда курс известен, следовать по нему в течение длительного времени можно только с помощью компаса. В зависимости от обстоятельств птицы уверенно пользуются «компасами» по крайней мере трех разных типов. В дневное время птицы с большой точностью определяют положение сторон света по солнцу. Этому не препятствует даже легкая пелена облаков до тех пор, пока она еще позволяет чувствовать положение светила на небосводе. Ночью на смену солнечному приходит звездный «компас», и в искусстве обращения с ним многие птицы, совершающие ночные миграции, также достигли больших успехов. Когда погода портится окончательно и небо закрыто облаками круглосуточно, на выручку пернатым путешественникам приходит магнитный «компас», с которым они также управляются очень умело.

Таким образом, на вопрос о том, каким «компасом» пользуются пернатые путешественники, ученые располагают почти исчерпывающим ответом. Хуже пока обстоит дело с пониманием того, что собой представляет «штурманская карта» птиц и какими методами пользуются они для того, чтобы отмечать на ней свое местоположение. Напомним, что мореплаватели научились делать это по-настоящему лишь с появлением точных измерительных приборов.

Прежде всего хронометра — часов с очень точным ходом, позволяющих в строго определенный час в течение многомесячного плавания отслеживать высоту светил над горизонтом и их азимут — то есть расположение по отношению к направлению на север. Положение светил определяют с помощью секстанта — довольно сложного инструмента, без которого на протяжении трех последних столетий не покинуло порта ни одно судно дальнего плавания. Чтобы «получить место» корабля, необходимо проделать минимум два измерения высоты или азимута светил — в любом сочетании.

Получив необходимые цифры с помощью навигационных таблиц, частично освобождающих штурмана от сложных расчетов, он может с точностью до нескольких миль определить географическую долготу и широту, под которыми в момент измерений находилось судно. Более точные, но несоизмеримо более дорогие способы навигации, подсказывающие положение морского или воздушного судна с точностью до десятков метров, стали возможны лишь с появлением космических средств.

Солнечные и звездные компасы

Таким образом, по положению Солнца или звезд на небе можно не только поддерживать курс, используя светила как замену компасу, но и определять свое положение на поверхности планеты, используя светила как указатели места. В настоящее время твердо установлено, что птицы обладают врожденным умением пользоваться солнечным и звездным «компасами», благодаря наличию у них точных «внутренних часов», позволяющих выбирать правильное направление при любом положении светил в течение суток.

Подготовка и перелет

Сроки перелета часто зависят от способа питания птиц: зерноядные обычно прилетают раньше, а улетают позднее насекомоядных. У птиц существует свой «внутренний календарь», сообщающий, когда пора улетать; а главной приметой служит изменение продолжительности светового дня. Сигналы о приближении периода перелета вызывают изменения в организме птиц. Во время миграций птицы преодолевают значительные расстояния, не все из них имеют возможность остановиться и подкрепиться в пути, особенно если маршрут их лежит над океаном. Например, кулики бурокрылые ржанки пролетают без остановки 4 тыс. км от Лабрадора до берегов Южной Америки. Поэтому перед перелетом птицы усиленно кормятся, накапливая жир, вес которого может составлять половину веса их тела. Кроме того, у них сокращаются в объеме некоторые внутренние органы, например кишечник, истончаются стенки мускульного желудка (птицы даже отрыгивают содержащиеся в нем камешки). Пройдя такую «предполетную подготовку», птица превращается в летательный аппарат, по экономичности далеко превосходящий любой из созданных человеком.

Чиж живет в лесах Евразии, зимой перелетает на большие расстояния

Многие загадки навигационных способностей птиц до сих пор не разгаданы. Неясно, например, как некоторым из них удается отыскать точные пункты назначений — затерянные в океанах островки — или чем руководствуются молодые птицы, впервые самостоятельно совершающие дальние миграции. Но ученым удалось выяснить, что птицы, совершающие перелеты днем, ориентируются по солнцу, причем они могут учитывать изменение его расположения. Виды, летящие в ночное время, ориентируются по знакомым созвездиям. Немаловажно и врожденное знание продолжительности перелета, своеобразная наследственная программа. Большинство птиц летят стаями, это облегчает для них условия перелета.

Многие виды птиц совершают перелеты с материка на материк, из Северного полушария в Южное, преодолевая огромные расстояния. Почему они не останавливаются на зимовку на полпути, в районе экватора? Как оказалось, многие перелетные птицы зимуют в местах, экологические условия которых сходны с местами их гнездования, хоть они и расположены в другом полушарии Земли. Поэтому гнездящиеся в Арктике полярные крачки улетают на зимовку к берегам Антарктиды, дважды в год пролетая расстояние 15-22 тыс. км и затрачивая на этот вояж около 90 дней.

Могут ли птицы использовать Солнце и звезды для определения местоположения?

Если эволюция навигационных систем птиц пошла бы по тому же пути, что и развитие штурманского дела, то пернатым пришлось бы найти замену хронометру, секстанту, календарю и сверх того овладеть суммой знаний по астрономии хотя бы в объеме программы средней школы. Тогда, очутившись в незнакомой местности, тот же почтовый голубь мог бы определить свое положение по отношению к дому, оценивая разницу между высотой стояния солнца и азимутом светил в новом месте и сохраненной в памяти высотой и азимутом тех же светил в тот же самый день и то же самое время над родной голубятней.

Проще всего дождаться на новом месте наступления местного полудня — момента верхней кульминации центра Солнца. Затем следует сделать две вещи. Во-первых, посмотреть на часы, идущие по «домашнему» времени, и установить разницу в моменте наступления полудня. Если Солнце вышло в зенит раньше 12.00, то дом остался на западе, если позже — то на востоке. Во-вторых, надо взглянуть на Солнце и оценить его высоту над горизонтом. Если Солнце в полдень стоит выше, чем дома, значит, судьба занесла вас на юг, если ниже — юго на север (в Южном полушарии, естественно, наоборот).

На первый взгляд здесь все просто, но в действительности трудности неописуемые. Чтобы пользоваться этим методом, даже в его простейшей модификации, нужен колоссальный объем памяти и высочайшая точность измерений. Такими ресурсами памяти мозг птиц не располагает. К тому же измерения в целях навигации слишком сложны для того, чтобы их можно было произвести «на глазок».

Например, на широте города Симферополя на каждые 100 километров пути высота Солнца меняется всего на 1°, время восхода и заката — менее чем на 5 минут, азимут Солнца — меньше чем на 1,5°. Пользоваться астрономической ориентацией легче на дальних расстояниях — по мере его сокращения требования к точности измерений неуклонно возрастают.

Орнитологи приложили много сил для того, чтобы обнаружить сходство в методах навигации птиц и людей. Но все исследования в этом направлении пока не принесли успеха. Скорее всего, пернатые определяют свое местоположение на поверхности Земли и вычерчивают свои «карты» иными способами. Какими именно — это предстоит выяснить в будущем. Вот как видит эту проблему известный специалист в области миграций птиц петербургский профессор В.Р. Дольник: «Приходится признать, — пишет он, — что навигационная система ведет птиц в точку — в самом прямом смысле этого слова, в которой они когда-то получали (или из которой продолжают получать) некую информацию.

Очевидно, что известных нам пределов точности систем, обеспечивающих астрономическую, геомагнитную или гравитационную навигацию у птиц, на 2-3 порядка недостаточно для навигации в точку. Это вновь (как и при изучении хоминга почтовых голубей) ставит вопрос о некоем неизвестном нам факторе, позволяющем подразумевать абсолютную навигацию, или об известном факторе, но неизвестном способе его использования для навигации».

Почему у нас в стране гибнет так много пернатых?

В ноябре на территории России практически заканчивается сезон миграции птиц. Это опасный период и для пернатых, и для… людей. О «перелетных» проблемах «Огоньку» рассказал орнитолог, ведущий научный сотрудник Центра кольцевания птиц Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова Сергей Харитонов.

Беседовала Елена Кудрявцева

— Сергей Павлович, насколько верно мнение, что из-за человеческой деятельности и перемены климата птицы меняют пути миграции, доставляя массу проблем — от столкновений с самолетами до переноса инфекций в новые местности. Действительно ли птицы стали летать иначе?

— Птицы действительно нередко изменяют пути миграции. И в последние годы мы фиксируем это все чаще. Поскольку стали знать намного больше благодаря новым способам наблюдения. Один из них — особые GPS-передатчики, которые, по сути, являются маленькими сотовыми телефонами вроде «рюкзачка». Весит такая поклажа 5–20 граммов. Когда передатчик попадает в зону сотовой связи, то он скидывает на определенный номер СМС с информацией, где и когда находилась птица. То есть теперь мы можем более детально следить за перемещением птиц, что открывает перед нами новые возможности. Например, в 2006 году для изучения путей распространения птичьего гриппа на территории Африки и Евразии в 12 странах было установлено более 550 передатчиков на 23 вида птиц.

— В Сети активно обсуждали историю орлицы Мин, которая как раз с таким «рюкзачком» вместо Казахстана улетела в Иран и «слала» оттуда дорогущие эсэмэски, разорив ученых. Так что в целом это, наверное, дорогое удовольствие?

— Да, это дорого, так как один передатчик стоит почти сотню тысяч рублей. Но это все равно дешевле, чем спутниковые передатчики и их обслуживание. Пока орнитологи работают с самой популярной американской спутниковой системой «Аргос». Хотя уже давно должна была начать работу российская система «ИКАРУС» (ICARUS, International Cooperation for Animal Research Using Space — Международное сотрудничество в области научных исследований животных с использованием космических технологий). Антенну на борту МКС установили еще в прошлом году, но с тех пор Роскосмос затягивает запуск системы.

Наш Центр кольцевания, как, впрочем, и все до единого центры кольцевания в мире, в большей степени занимается традиционным кольцеванием — с 1924 года орнитологами по всему бывшему СССР было окольцовано более 10 млн птиц. Этот старый проверенный метод позволяет отслеживать и изменение путей миграции и, что очень важно, оценивать популяционные параметры, например ежегодную смертность птиц разных возрастов, выживаемость, иммиграцию и эмиграцию и так далее.

— Что мы знаем о российских популяциях птиц?

— На самом деле выводы довольно печальные: за последние годы в России катастрофически, в несколько раз снизилась численность 11 видов уток, гусей и куликов.

Время миграции для птиц на территории России — самое опасное, так как их могут подстрелить на всем пути следования.

В США похожая картина была в 1900–1920-е годы, когда охотники стреляли все, что видели. После введения системы рационального пользования, основанной как раз на учете птиц и прогнозировании их численности, они смогли восстановить и увеличить популяции огромного количества птиц. Для примера: в США обитает 30 млн гусей, из которых они ежегодно добывают 5–6 млн. А во всей Евразии всего осталось 5–6 млн.

Нетеплое потепление

— Насколько влияет потепление климата на пути миграции птиц?

— Считается, что первые значимые подвижки климата начались с 70–80-х годов прошлого века. Тогда орнитологи начали впервые фиксировать удлинение путей миграции, то есть птицы начали уходить все дальше на север. Сегодня во многих странах специалисты отмечают, что птицы прилетают в среднем на 2–3 недели раньше. Но в целом картина потепления непростая: например, на российском севере июнь действительно стал более теплым, а вот июль — на один градус холодней и более дождливым.

— Можно привести примеры, какие птицы за последнее время изменили пути миграции из-за климата?

— Хороший пример — краснозобая казарка, которая гнездится у нас на Таймыре. Она показательна тем, что иногда у нее включается древняя генетическая память, связанная с местами миграции. Например, вплоть до 1969 года казарки в значительном количестве зимовали на юге Каспия в Азербайджане. В 1968 году на Таймыре было очень холодное лето со снегом, птенцов не вывелось совсем, и вдруг у птиц что-то переключилось в голове и основная масса полетела не на Каспий, а на Черное море в Болгарию и на озера юга Румынии. С тех пор основная зимовка стала там. Интересно, что в тех местах ученые нашли ископаемых краснозобых казарок, то есть когда-то они там уже зимовали и в ситуации стресса у них сработала историческая память. Краснозобые казарки, кстати, есть на древнеегипетских фресках, они были известны в Древней Греции, так что, видимо, уже не раз меняли миграционные пути. Буквально несколько лет назад казарки опять поменяли место для зимовки — из-за перемены климата зимы стали более теплыми, и теперь нередко они уже не долетают до Болгарии, а оседают на территории России и частично на юге Украины. Но посчитать, сколько там птиц сейчас, не везде возможно из-за геополитических сложностей.

— А известно, в какой период в принципе у птиц сложились миграционные привычки?

— По общепринятой теории это произошло в период последнего оледенения, то есть всего 10 тысяч лет назад. Но, конечно, сказать, что до этого они не мигрировали, на сто процентов мы не можем. Сегодня считается, что птицы гнездились по краю отступающего ледника, где было много пищи. Ведь ледник — это не лед в прямом понимании. Слой льда был покрыт слоем почвы примерно в полметра. Летом на территории Евразии температура поднималась до 40–50 градусов, ледник подтаивал, обеспечивая влагу, поэтому там росла очень густая сочная трава. Именно это позволяло существовать огромным стадам сайгаков, шерстистых носорогов и мамонтов. Когда ледник начал отступать, освобождались территории, которые стали осваивать гнездящиеся птицы. Птицы двигались вслед за ледником, потому что чем севернее, тем хищников меньше. Кстати, генетически птицы до сих пор помнят те времена. Известно, что ледник больше таял на равнине, чем в горах, даже таких невысоких, как Уральские. В итоге до сих пор утки и гуси на пути из Западной Европы в Западную Сибирь огибают Урал, хотя перелететь такие горы им не составляет никакого труда.

— Глядя на путь миграции птиц, удивляешься, насколько неэффективно они перемещаются, наматывая лишние сотни километров. Почему такие привычки сохраняются, хотя это совершенно неразумно с точки зрения сохранения энергии?

— На самом деле ответа на этот вопрос нет. Например, кулик-дутыш движется на запад из Южной Америки и при этом сначала летит вдоль двух континентов, затем поворачивает на запад и преодолевает еще тысяч 5 километров.

Другой пример — овсянка-дубровник. Ее миграционный путь повторяет древний эволюционный путь расселения этого вида по континентам. Овсянка эта до недавнего времени размножалась у нас вплоть до западных границ нашей страны, а зимует она в Юго-Восточной Азии. Сначала она летела на север, потом поворачивала на запад по пути расширения своего ареала в последнее тысячелетие. Хотя, казалось бы, прагматичнее путь спрямить и сэкономить пару тысяч километров. Почему я говорю об этой области гнездования дубровника в прошедшем времени? Потому что сейчас численность этой птицы резко сократилась из-за массовых отловов в Китае и из-за того, что резко уменьшился ее ареал именно в западных районах нашей страны. Китайцы не только употребляют овсянку-дубровника в пищу (здесь ее называют «рисовая птица»), но и считают, что она приносит счастье, поэтому каждая семья должна иметь ее чучело у себя дома. При этом ловить овсянку очень удобно: над территорией Китая она собирается в тысячные стаи и летит на малой высоте по горным ущельям, где ее ловят обычной паутинной сеткой. Сейчас, правда, правительство Китая принимает очень строгие меры против такого отлова и употребления в пищу редких видов животных, будем надеяться, что эти меры помогут восстановить численность и овсянки-дубровника.

— А можно сказать, какой процент птиц, обитающих на нашей территории, мигрирует?

— Мигрирует большая часть. Интересно, что иногда причины миграции могут быть связаны с особенностями физиологии.

Например, такие сильные, далеко летающие птицы, как гуси, питаются травой — это такие пернатые коровы тундры. При этом у них нет фермента, расщепляющего целлюлозу, пища плохо усваивается, и поэтому гусям нужно есть очень много.

А вот у птиц из семейства куриных, то есть у куропаток, глухарей и тетеревов, такой фермент есть. Более эффективная пищеварительная система дает им возможность питаться сухой травой и даже хвоей, поэтому они не мигрируют, а перелетают из одного места в другое, такое же равноценное.

Кроме того, есть птицы не мигрирующие, а кочующие, например свиристели или снегири, которые просто выбирают более удобные места для кормежек. Есть еще оседлые птицы. Если это городские популяции, то динамика их численности в городах не всегда положительная. Например, по непонятным причинам исчезают городские воробьи. Становится меньше ворон, хотя здесь никаких загадок нет: в городах остается все меньше мусора в свободном доступе.

Шестое чувство

— Как все-таки птицам удается преодолевать такие громадные расстояния, за счет чего?

— Это целый комплекс адаптационных мер, о которых мы знаем далеко не все. Например, совсем недавно был открыт специальный механизм миграции у малых веретенников с Аляски. Благодаря передатчикам мы узнали, что они осенью летят из Аляски до Новой Зеландии без посадки напрямую через Тихий океан. Перед этим у них, как оказалось, слущивается часть желудка, на 40 процентов уменьшаются печень, селезенка и другие внутренние органы, так что тело становится очень легким. А затем, когда перелет окончен, все приходит в норму.

— Уже много десятилетий ученые пытаются понять, как именно птицы находят направление полета. Можно сегодня сказать что-то определенное?

— Не так много, как бы нам хотелось. Точно доказано, что птицы могут ориентироваться по магнитному полю, но иногда они вдруг теряют эту способность. Почему — сказать сложно. Благодаря своему внутреннему компасу помимо направления на север птицы чувствуют еще наклон и интенсивность магнитного поля, которые позволяют им ориентироваться гораздо лучше. Это своеобразные координаты, которые одновременно указывают положение и задают направление движения.

Ученые пытаются изобрести прибор, который мог бы определять местоположение, ориентируясь на эти параметры. Только представьте себе навигатор, которому не нужны спутники! Государство, которое первым создаст что-то похожее, получит колоссальное технологическое преимущество. Сложность в том, что для его создания нужны чрезвычайно чувствительные датчики, потому что магнитное поле Земли очень слабое — порядка 50–60 нанотесла.

— Где находятся эти навигаторы у птиц? Подтвердилась ли гипотеза, что особые клетки, содержащие кристаллы железа в клювах птиц,— это своеобразные маленькие магниты, которые определяют магнитное поле?

— На самом деле это еще один вопрос, на который пока нельзя ответить со стопроцентной уверенностью. Еще в 50-е годы прошлого века ученые провели опыты на зарянках. Они заметили, что птицы, живущие в клетках, осенью пытались улететь на юг, выбираясь с южной стороны клетки. Однако птицы не смогли ориентироваться по магнитному полю, если им закрывали глаза. Поэтому сначала ученые думали, что система навигации находится в глазах птиц, затем нашли некие железистые вкрапления в надклювье, но однозначных доказательств до сих пор не получили. Сегодня считается, что птицам помогают ориентироваться какие-то рецепторы или клетки, расположенные в целом в окологлазной части головы.

В общем, тут еще масса неисследованных вопросов. Наблюдая за птицами, ученые сталкиваются с удивительными вещами. Например, в 1980-е годы, когда еще не было системы GPS, мы часто работали на острове в Тихом океане, который постоянно окутывали густые туманы. Чтобы шхуны не прошли мимо, нам приходилось разводить огромные костры, и даже при этом корабли все равно промахивались. А вот птицы, которые летали с этого островка кормиться за 70 километров, прекрасно возвращались. Так что иногда начинаешь верить в совершенно ненаучные теории, которые говорят о существовании в природе неизвестного нам канала передачи информации.

— Если птица отстала от стаи и одна осталась, она долетит до места зимовки или заблудится?

— Смотря какая птица. Некоторые хищники часто летят по одному. При этом молодые птицы зачастую начинают мигрировать раньше взрослых, то есть у них есть врожденное представление о том, куда им нужно лететь. Каким образом это зашито в геноме — никто не знает. В то же время есть птицы, у которых нет генетически заложенного пути миграции, они должны в первый раз пролететь его с родителями. К таким птицам относятся разные журавли и гуси.

— Именно такой путь показывал стерхам наш президент в 2012 году?

— Тогда исчезающую популяцию обских стерхов пытались направить на зимовку вместо традиционного Ирана на озеро Поянг в Китае. Исламские страны в большинстве своем считаются неблагоприятным местом для птиц, так как там слабо регулируется охота.

— Но в Китае с этим тоже большие проблемы

.

— Да, в целом Китай тоже считается плохой страной для птиц, поскольку их там ловят, травят и активно употребляют в пищу, но вот именно стерхов китайцы очень хорошо охраняют. Кроме того, я уже упоминал, в последние годы в Китае предпринимаются весьма серьезные меры по охране редких видов. С молодыми стерхами роль родителей в эксперименте как раз выполнял летящий на малой скорости дельтаплан президента. Но эксперимент не удался — птицы не захотели лететь, предположительно потому, что попытку предприняли поздно, когда птенцы переросли стадию обучения. Вообще сегодня мы знаем несколько таких успешных примеров направленной миграции в Канаде и США. У нас это был первый масштабный опыт, повторить который, правда, проблематично, потому что это связано с пересечением границ других государств.

Направленная миграция

— Можем ли мы искусственно управлять миграцией птиц, если нам нужно увести их в безопасное место или, наоборот, отвести от города, если речь идет о стае инфицированных опасным гриппом птиц?

— Этот вопрос в своеобразной форме нам задавали еще в советское время. Сотрудница нашего Центра кольцевания Маргарита Ивановна Лебедева вспоминала, как к ней однажды пришли из КГБ и спросили, нет ли такого способа, чтобы «…не пускать наших птиц за границу». Это скорее шутка (хотя нет уверенности, что сотрудник той организации действительно шутил). Однако, если серьезно, вопрос управления миграциями действительно есть. Управлять миграциями, в каких-то пределах, конечно, было бы очень кстати. Пока решить эту проблему мы никак не можем.

— В этом году в России зафиксировано рекордное число столкновений самолетов с птицами. По информации Росавиации, с начала 2021 года зарегистрировано 873 случая. За такой же период в прошлом году столкновений было почти на 200 меньше…

— Понятно, что такие вопиющие случаи, как столкновение самолета с чайками рядом с аэродромом в Жуковском, где недалеко была устроена свалка, должны решаться радикально. Каждая аэродромная служба разрабатывает свою систему отпугивания птиц. У нас на ряде аэродромов стоят установки, которые генерируют искусственно синтезированные сигналы, вызывающие у птиц тревогу. Разработкой таких звуков занимаются и у нас в Институте им. Северцова в лаборатории экологии и управления поведением птиц. Хорошо помогают силуэты парящих хищных птиц и так далее. Есть работы, которые показывают, что птицы очень боятся красного лазера, но не очень понятно, можно ли его использовать в аэропортах.

— Но есть и более радикальные предложения управления миграцией птиц: в 2006 году в разгар эпидемии птичьего гриппа МЧС предлагало отстреливать птиц, летящих к нам из Юго-Восточной Азии.

— На самом деле это была инициатива Владимира Жириновского, который предлагал поставить охотников вдоль всей границы нашей страны. Лично мы благодарны ему за привлечение внимания к проблеме, потому что после этого нам выделили довольно хорошие деньги на исследования. К голосам ученых, которые раздавались до этого экстравагантного заявления, никто не прислушивался. Вообще проблему переноса инфекции пернатыми нужно решать комплексно. Известно, что часто очаги возникновения находятся в Юго-Восточной Азии: там традиционно очень большая скученность домашних птиц, поэтому они легко перенимают друг у друга инфекцию. При этом птица может много лет носить в себе вирус и не представлять опасности. Но в какой-то момент вирус по неизвестной причине превращается в высокопатогенный, и вот тогда птицы становятся источником болезни. В 2014 году произошел интересный инцидент. В Корее обнаружили новый штамм гриппа Н5N8. Птицы успешно пролетели над территорией России, не вызвав заражения, видимо потому, что в холодных условиях птичий грипп чувствует себя плохо. А вот в Европе, в частности в Голландии, Германии, Италии, Англии и Венгрии, началась массовая гибель птиц на фермах. Было видно, что заразились те домашние птицы, чьи пути пересеклись с местами, где ночевали зараженные гриппом птицы. Пока реальным способом уберечься от распространения инфекции считается создание условий, при которых фермерские птицы не будут встречаться с дикими. То есть во время эпидемий домашние птицы, грубо говоря, должны сидеть под замком.

Как орнитологи изучают птиц и их миграцию?

Кольцевание птиц — один из методов, используемых для их изучения. Ученые надевают на лапку или крыло птицы небольшое, индивидуально пронумерованное металлическое, или пластиковое кольцо. Они также используют специальные сети, известные как мистические сети, как способ захвата диких птиц для исследований.

Таким образом, орнитологи могут захватывать одну и ту же птицу несколько раз, измерять и взвешивать ее, а также собирать другую важную информацию на протяжении длительного времени. Иногда ученые используют данные спутников, чтобы отслеживать маршруты миграции птиц.