Навігація у птахів

Щоосені величезні зграї звичайних шпаків (з північної Фінляндії, Швеції і Данії перетинають Нідерланди, щоб провести зиму на півдні Великобританії і півночі Франції. В околицях Гааги прогонових шпаків відловлювали, окольцовивалі, перевозили до Швейцарії і випускали, а потім з`ясовували, який шлях обирають ці птиці для перельоту (враховуючи число окільцьованих шпаків, вдруге потрапили в пастки, розставлені на можливі шляхи міграції).

Всі молоді шпаки, вилупилися в поточному році в Скандинавії і вчиняють переліт вперше, летіли на південний захід паралельно тим курсом, яким вони йшли до їх вилову. Більш старі птиці, з досвідом попередніх перельотів, спрямовувалися на північний захід - якраз в тому напрямку, де вони збиралися провести зиму до того, як перервали їх переліт. Хоча до моменту вторинного вилову птахів пройшло достатньо часу, щоб вони могли зорієнтуватися на значній території, не всі вони полетіли прямо до знайомих їм місць зимівлі. Експеримент підтвердив, що існують два типи орієнтації: орієнтація, що дозволяє, подібно компасу ,, обирати і підтримувати потрібний напрямок, і "цілеспрямована" орієнтація, яка веде тварину до певної, обраної ним точці.

Відомі нам маршрути перельотів деяких птахів нерідко збігаються з перетинами великого кола земної поверхні. У цих випадках виникають сумніви в справедливості моделі "карта - компас".

Спостереження показали, що перелітні птахи, подібно людям, використовують як небесні, так і наземні орієнтири в залежності від ситуації, в якій вони виявляються. Такими орієнтирами можуть бути долини річок, гірські ланцюги, берегова лінія. Американські яструби, наприклад, щорічно двічі перетинають Панамський перешийок, відхиляються від прямого шляху, слідуючи уздовж західних схилів Сьєрра-Мадре. Подібним чином чайки в ФРН летять по долині Верра у напрямку до Ганноверу, а потім вниз за течією річки Везер далі на північ до її впадіння в Північне море. Крім того, перелітні птахи керуються положенням сонця, місяця, зірок, а можливо, і магнітними полями Землі. Однак ефективна сонячна навігація повинна враховувати поправку на різницю в часових поясах при спостереженні видимого руху сонця по небосхилу від сходу до заходу сонця.

Численні експерименти з вивчення сонячної навігації з урахуванням поправки на відмінності в місцевому часу проводилися на птахах, яких, окільцював, вивозили далеко від місць їх поширення і там випускали. У багатьох випадках вони поверталися додому настільки швидко, що у них просто не повинно було вистачити часу на те, щоб зорієнтуватися на новому місці.

Як приклад можна привести малого буревісника, який повернувся додому в Уельс (Великобританія) з Бостона (штат Массачусетс, США), подолавши відстань 4800 км за 12,5 дня, північну качурки, пролетів з Великобританії до штату Мен (США) 14 днів. Коли птахів випускали на менших відстаней від будинку, вони поверталися настільки швидко, явно не могли летіти інакше, як по прямо спостереження, що проводилися за ними безпосередньо в польоті, підтверджують, що дійсно поверталися додому за найкоротшим маршрутом. Судячи з усього, шпаки старшого віку, які брали участь описаному вище експерименті, прямували місць зимівлі по прямій.

Для пояснення етогоявленія робилися різні припущення, але в даний час прийнято вважати, що процес навігації включає в себе порівняння певних стимулів, що виникають в тому місці, де птахів випускають на свободу. При цьому висуваються дві гіпотези. Відповідно до першої птиці спостерігають рух сонця на малій ділянці його шляху по небосхилу, а потім шляхом екстраполяції оцінюють максимальну висоту сонця над горизонтом.

Висота сонця над горизонтом опівдні обернено пропорційна географічній широті місця, з якого ведеться спостереження. Зсув по довготі визначається різницею між часом, коли сонце досягає найвищої точки на небосхилі і настанням полудня на батьківщині птиці. Друга гіпотеза припускає, що птах фіксує кут нахилу до горизонту деякого відрізка сонячного шляху по небосхилу і порівнює його з кутом нахилу, який спостерігається в цей же самий час у неї на батьківщині. Обидва способи вимагають точного аналізу руху сонця і порівняння спостережуваних його характеристик з тими, що зберігаються в пам`яті птиці.

Білоголовий орлан (Haliaeetus leucocephalus)

У пташиному оці є особлива гребневидная структура, так званий "гребінець", Який проектується на сліпу пляму - місце, де зоровий нерв підходить до сітківки. Його функції абсолютно невідомі, але припускають, що тінь, яку він відкидає на сітківку, служить своєрідним навігаційним секстантом і може бути використана для визначення положення сонця. Гребінець, ймовірно, дозволяє птахам вимірювати кути нахилу набагато точніше, ніж це здатен робити людина (без допомоги оптичних інструментів).

Відповідно до першої, "двухкоординатной", Гіпотезою про механізми навігації, згідно з якою птахи використовують дві координати - широту і довготу - і екстраполюють видимий рух сонця, від них вимагається запам`ятати лише одне число. Відповідно до другої гіпотезою в пам`яті птиці повинен зберігатися весь шлях сонця по небосхилу у неї на батьківщині. Ті деякі експериментальні дані, на яких грунтувалася перша гіпотеза, останнім часом підтверджені рядом досліджень. Що ж стосується другої гіпотези, то майже неможливо собі уявити, як птах могла б фіксувати зміни в горизонтальному переміщенні сонця, перебуваючи над відкритим океаном, де відсутні стійкі точки відліку. Як би там не було, будь-яка з цих гіпотез вимагає розвиненого почуття часу або біологічного годинника високої точності, і існують дані на користь того, що у птахів, як і у багатьох інших тварин, такий годинник дійсно є. Зрозуміло, всі навігаційні обчислення проводяться несвідомо, і птиці відшукують правильний напрямок інстинктивно. Результати експериментів, в яких біологічний годинник птахів за допомогою штучного освітлення "переводилися" вперед або назад перед тим, як випустити цих птахів на волю далеко від дому, вказують на те, що в якості компаса птиці використовували сонце.

Та обставина, що сонце дійсно служить для птахів компасом, підтверджується і тим фактом, що в дощову або похмуру погоду, коли сонця не видно, багато птахів переривають переліт (птиці, що летять по ночах, ймовірно, орієнтуються за зірками). Для того щоб експериментально перевірити гіпотезу сонячної навігації з урахуванням поправки на різницю часових поясів, необхідно змінити видиме положення сонця на небосхилі. Зрозуміло, поки птах знаходиться на волі, це зробити неможливо, але відповідну інформацію можна повідомити птиці іншим шляхом. Відомо, що багато птахів, скажімо, шпаки і сорокопуди, здійснюють під час перельоту так звані "руху наміри". Розташовуючись на відпочинок, вони всідаються головою в тому напрямку, в якому їм належить летіти далі. Іноді вони розправляють крила, тремтять ними або навіть ненадовго злітають в цьому напрямку, але повертаються на колишнє місце. Вони поводяться так і на волі, і в клітинах. Однак спостереження показали, що це відбувається лише в тих випадках, коли птахи бачать сонце або світлу частину неба.

Шпаки, поміщені в клітини з віконцем, в яке їм було видно сонце, проробляють "руху наміри" в тому напрямку, в якому пролягають їх міграційні шляхи. Коли проти віконця поміщали дзеркало, розташоване таким чином, щоб видиме положення сонця змістилося на 90 °, шпаки також поверталися на 90 ° по відношенню до їх вихідного положення і стійко трималися цього нового напрямку, поки дзеркало не прибирали. Навіть птахи, що вилупилися в інкубаторі і вирощені без вікон при постійному штучному освітленні, вели себе, коли наставав час перельоту, подібним же чином, якщо тільки вони могли побачити сонце. І точно так само вони реагували на штучне сонце в лабораторії.

В продовження цих експериментів шпаків, які перебували в шестикутної камері з віконцями в кожній стінці, навчали брати їжу з годівниці, орієнтованої певним чином відносно сторін світу. Оскільки птахи брали їжу з потрібної годівниці в будь-який час дня, вони якимось чином "подумки" компенсували рух сонця по небосхилу, а не просто вибирали годівницю, розташовану під певним кутом по відношенню до сонця, не враховуючи часу дня. Вибір годівниці, розташованої точно в напрямку на сонці, виявився для шпаків вкрай важким завданням, а коли їх помістили в камеру, де не було ніяких виділених напрямків, вони перестали правильно вибирати напрямок щодо сторін світла. Ці факти переконливо продемонстрували здатність птахів орієнтуватися за допомогою сонця.