Миграционный компас в голове: ученые объяснили, как птицы ориентируются в небе и находят путь на другой конец света

Задумывались ли вы, что некоторые перелетные птицы – например, полярные крачки – за свою жизнь путешествуют настолько далеко, что этого хватило бы, чтобы взлетать к Луне и вернуться назад? Чтобы совершать такие поразительные перелеты, им нужно идеально ориентироваться в пространстве – избегать ложных направлений и не тратить энергию впустую.

Журналисты Live Science решили выяснить, как именно птицам это удается без навигаторов или карт. В процессе передвижения птицы употребляют сложную систему чувствительных устройств. Некоторые из них уже известны науке, в то время как другие остаются предметом исследований.

"Птицы ориентируются с помощью многих сигналов, чтобы удерживать курс во время длительных перелетов", – рассказала Мириам Лидфогель, руководитель Института орнитологических исследований в Германии.

Прежде всего, птицы полагаются на зрение и обоняние. Те, кто уже неоднократно пролетал по знакомому маршруту, могут узнавать рельеф – реки, побережье, горные массивы. Но над морем ситуация усложняется: визуальные подсказки отсутствуют, и тогда ключевым становится обоняние. В одном из экспериментов учёные временно заблокировали носовые проходы средиземноморским буревестникам (Calonectris diomedea). В результате птицы отлично ориентировались над сушей, однако полностью теряли способность определять направление над открытой водной поверхностью.

Птицы обладают способностью ориентироваться по небесным телам – в частности, солнцем и звездами. Видимость этих ориентиров зависит от времени суток, в которое совершается перелет. Те виды, что мигрируют днем, используют так называемый "солнечный компас". Этот механизм функционирует благодаря способности птиц связывать положение солнца на небе с собственными "внутренними часами" – биологическим ритмом, определяющим, какое время суток.

Читайте также: Почему у гремучей змеи есть "погремушка" и каково ее назначение

Сопоставляя положение солнца с временем, которое "подсказывает" им их циркадный ритм, птицы могут точно выбирать направление полета. По сути, их мозг выполняет роль природного GPS-навигатора, работающего на основе световых сигналов. Исследователи установили, что когда биоритмы птицы сбиваются – например, из-за воздействия яркого искусственного освещения ночью – точность его ориентации заметно снижается. Это подтверждает, насколько важна роль "солнечного компаса" в миграциях.

Примечательно, что большинство птиц отправляется в путешествие именно ночью, так что солнце не может служить им ориентиром. В темноте пернатые полагаются на звезды. Они запоминают расположение созвездий вокруг небесного полюса – той самой условной точки, обозначаемой Полярной звездой. Человечество, кстати, также давно пользовалось этим ориентиром в навигации – как на море, так и на суше.

Магнитное чутье

Но как быть птицам, когда небо покрыто облаками и ориентироваться по звездам или солнцу невозможно, а знакомый рельеф тоже недоступен? В таких условиях птицы активируют одну из самых впечатляющих и непостижимых своих способностей – ощущение магнитного поля. Этот феномен называют магниторецепцией. Благодаря ему пернатые могут "видеть" геомагнитное поле планеты, формируемое через движения раскаленных металлов в ядре Земли.

Звучит фантастически, но наука подтверждает: даже незначительное нарушение магнитного фона способно повлиять на полную дезориентацию у птиц. Да, в одном из экспериментов изменение магнитного поля вокруг голубей лишило их способности находить путь домой.

Хотя способность птиц ощущать магнитное поле уже не вызывает колебаний, принцип её деяния остается не до конца понятным. Профессор химии из Оксфорда Питер Хор считает, что механизм ориентации связан с химическими реакциями, чувствительными к направлению и силе магнитных линий.

Одно из самых распространенных предположений – ключевую роль играет криптохром, белок, который содержится в сетчатке глаз птиц. В лабораториях уже удалось показать, что криптохром реагирует на магнитное поле, однако для этого нужен синий свет. Более того, предварительные исследования доказали: без источника синего света эта магнитная "навигация" просто не включается.

Читайте также: Ученые нашли в Канаде древнюю окаменелость радиодонта: имел три глаза и острые шипы

Несмотря на результаты исследований, ученые все еще не могут с уверенностью сказать, что криптохром имеет достаточную чувствительность для выявления слабых изменений магнитного поля Земли. Этот вопрос пока остается без окончательного ответа.

"Наши представления о том, как именно работает этот биологический компас, до сих пор чрезвычайно ограничены. Более того, мы даже не знаем точное количество молекул криптохрома, присутствующих в сетчатке глаза птиц", – отмечает профессор Питер Хор.

Есть также исследования, указывающие на другой возможный механизм магнитного чутья – уже не в глазах, а в клюве. У птиц в верхней части обнаружили особые рецепторы, способные взаимодействовать с магнетитом – минералом, содержащим железо. Эти рецепторы имеют нейронную связь с мозгом, что дает основания полагать: птицы могут воспринимать магнитное поле еще и с помощью клюва как дополнительного сенсорного инструмента.

Кроме того, пернатые способны ориентироваться благодаря поляризованному свету – особой форме колеблющихся в одном направлении световых волн. Когда солнечный свет проходит сквозь атмосферу, он рассеивается и приобретает предполагаемую поляризацию. Благодаря специальным рецепторам в сетчатке птицы могут видеть эти узоры даже в пасмурную погоду, что позволяет им определять положение солнца, когда оно скрыто за облаками.

Что из этого следует

Как люди днем ориентируются в основном по зрительным сигналам, а в темноте полагаются на ощупь, так и птицы используют разные органы чувств в зависимости от обстоятельств. "Возможно, птицы комбинируют информацию из нескольких компасов во время миграции, и важность каждого из них меняется на разных этапах их пути", — объясняет Мириам Лидфогель.

Питер Хор добавил, что магниторецепция становится менее эффективной в моменты гроз или повышенной солнечной активности, когда магнитное поле Земли испытывает искажения.

Все это базируется на глубоко укоренившемся генетическом инстинкте миграции. По словам Лидфогеля, стремление птиц к миграциям передается по наследству, а направление и расстояние полетов в большинстве случаев заложены в их геноме. Ученые, в частности Лидфогель, продолжают исследовать конкретные гены, отвечающие за этот процесс, и способ их работы.

Оба ученых, с которыми общалось издание, подчеркнули, что лучшее понимание этих навигационных механизмов крайне важно для будущих усилий по сохранению птиц. Программы переселения и восстановления диких популяций — одно из ключевых направлений охраны природы, но их результаты пока довольно неоднозначны. Один из исследованных случаев показал, что до 45% переселенных птиц не оставались на новых территориях. "Человеческие попытки переселить этих птиц пока нельзя считать особенно успешными", – признает Хор.

Ранее мы рассказывали, что ученые узнали, как древние рептилии пережили самую масштабную засуху на Земле.

Хотите получать самые актуальные новости о войне и событиях в Украине – подписывайтесь на наш Telegram-канал!