Каждый год миллиарды птиц мигрируют в США и обратно. По всему миру пернатые преодолевают тысячи километров, чтобы добраться до своих сезонных мест обитания. Некоторые, например, полярные крачки (Sterna paradisaea), за свою жизнь набирают столько километров, сколько нужно, чтобы слетать до Луны и обратно.
Но как же птицы находят дорогу в этих невероятных путешествиях?
У птиц есть целый арсенал чувств, с помощью которых они ориентируются — часть из них знакома нам, а часть всё ещё остаётся за пределами человеческого понимания.
«Мы знаем, что птицы используют множество подсказок, чтобы сохранять направление миграции», — рассказала в письме для Live Science Мириам Лидфогель (Miriam Liedvogel), директор Института орнитологических исследований в Германии.
Зрение и обоняние
Зрение и обоняние — это базовые инструменты навигации для птиц. Если птица уже совершала перелёт, она может запомнить знакомые ориентиры, такие как реки или горные цепи. Но те, кто мигрирует над морем, сталкиваются с недостатком видимых ориентиров. В этих случаях они больше полагаются на обоняние: одно исследование показало, что когда учёные блокировали носовые проходы у морских птиц под названием средиземноморские буревестники (Calonectris diomedea), те сохраняли ориентацию над сушей, но терялись над водой.
Солнце и звёзды
Птицы также умеют ориентироваться по солнцу и звёздам. Те, кто летит днём, используют «солнечный компас» — они сопоставляют положение солнца в небе с внутренним ощущением времени суток, основанным на циркадных ритмах. Сравнивая эти данные, птицы могут определить направление, словно живой солнечный циферблат. Исследования показывают, что нарушение циркадного ритма, например, с помощью искусственного света, мешает точной навигации, что подчёркивает важность солнечного компаса.
Однако большинство птиц мигрируют ночью, когда солнце не видно. В этом случае они используют звёздный компас — ориентируются по положению и движению звёзд вокруг небесного полюса, который приблизительно указывает Полярная звезда. Именно эту звезду люди также использовали в навигации на протяжении тысяч лет.
Магнитное поле
Но что, если небо затянуто облаками, солнце и звёзды не видны, а ориентиры скрыты? Тогда в дело вступают более необычные чувства. Птицы могут находить путь даже в полной темноте благодаря способности, называемой магнито-рецепцией — восприятию магнитного поля Земли. Это поле создаётся движением расплавленных металлов в ядре планеты. Звучит как фантастика, но эксперименты показывают: если изменить магнитное поле вокруг, например, голубей, их способность находить дорогу резко ухудшается.
И хотя мы знаем, что птицы чувствуют магнитные поля, точный механизм этого до конца не понятен. Питер Хор (Peter Hore), профессор химии из Оксфорда, предполагает, что в основе магнито-рецепции лежит химическая реакция, чувствительная к силе и направлению магнитного поля. Основной кандидат — молекула криптохром, которая содержится в сетчатке глаз птиц.
Лабораторные опыты показали, что изолированный криптохром реагирует на магнитное поле, причём для этого необходим синий свет — и он же важен для магнито-рецепции у птиц. Однако пока неясно, как именно эта молекула может фиксировать столь слабые изменения в магнитном поле Земли.
«Мы почти ничего не знаем о деталях работы этого «компаса», — говорит Хор. — Мы даже не знаем, сколько криптохрома в сетчатке у птиц.»
Есть и другая гипотеза: магнитные рецепторы находятся в клюве. В верхней его части обнаружены участки, содержащие магнитит — железосодержащий минерал. Эти участки соединены с мозгом через важные нервные пути, что говорит о возможной роли в навигации.
Поляризованный свет
Помимо магнитного поля, птицы могут ориентироваться по поляризованному свету — это особый свет, волны которого колеблются в определённой плоскости. Когда солнечные лучи рассеиваются в атмосфере, они становятся поляризованными в предсказуемых направлениях. У птиц есть особые клетки в сетчатке, способные распознавать эти узоры, даже при пасмурной погоде — и определять по ним положение солнца.
Как всё это сочетается
Так же, как человек днём полагается на зрение, а ночью может ощупывать путь руками, птицы используют разные чувства в зависимости от условий.
«Скорее всего, птицы интегрируют разные ориентиры при навигации, и степень важности каждого из них меняется по ходу пути», — говорит Лидфогель.
Хор соглашается: например, магнито-рецепция менее надёжна во время гроз или повышенной солнечной активности — оба фактора могут нарушить магнитное поле.
Вся навигация — в генах
Всё это разнообразие навигационных стратегий основано на врождённой склонности птиц к миграции. Как объясняет Лидфогель, птицы наследуют от родителей тягу к перелётам, а направление и дальность заложены на генетическом уровне. Учёные всё ещё изучают, какие именно гены за это отвечают и как они работают.
И Лидфогель, и Хор подчёркивают, что понимание этих механизмов критично для охраны птиц. Перемещение и повторное внедрение видов в дикую природу — важная часть природоохранных программ, но их успехи пока ограничены: одно из исследований показало, что в 45% случаев птицы покидают новое место.
«Попытки человека переселить птиц часто неудачны, — говорит Хор. — Частично потому, что они отличные навигаторы и просто возвращаются обратно.»
