Почему перелетные птицы возвращаются домой

Рис. 32. Стартовая ориентация почтовых голубей в нормальном (А) и измененном (Б) магнитном поле (по: Китон, 1983).

Темные кружки — азимут старта птицы. Стрелка — усредненный азимут стартовых направлений всех птиц, Пунктирная линия указывает направление на «дом».

Исследователи установили, что в солнечную погоду направление магнитного поля не влияло на способность голубей ориентироваться. Но в условиях сплошной облачности изменение направления магнитного поля приводило к смене направления полета птиц на противоположное (рис. 32). Было сделано предположение, что магнитное поле играет определенную роль в навигации птиц. В дальнейшем было показано, что голуби обладают высокой магнитной чувствительностью. В опытах, длившихся три года, У. Китон с коллегами обнаружили, что отклонения земного магнитного поля от нормы менее чем на 10^-3 Гс., вызванные солнечными вспышками и пятнами, по-видимому, оказывают достоверное влияние на выбор направления голубями при старте. Недавно П. Сэмм и К. Демаин сообщили, что магниточувствительные нейроны, реагирующие на изменение магнитного поля, были обнаружены у голубей в базальном зрительном тракте. До этого «магнетит» находили только в области между носовыми полостями и глазницами, в оболочках вокруг обонятельного нерва.

Несколько позже Вилтчко обнаружили, что молодые голуби (моложе 80-суточного возраста) которые еще не совершали тренировочных полетов вокруг голубятни, способны возвращаться домой после завоза только в ток случае, если имели возможность во время перевозки получать нормальную информацию в геомагнитном поле. В том случае, если их перевозили в нарушенном геомагнитном поле, после выпуска у них наблюдалась дезориентация. Вилтчко предположили, что молодые нетренированные голуби собирают информацию во время перевозки и после выпуска используют ее для возвращения домой, совершая путь, обратный маршруту завоза. Однако если перевозили при нарушенном магнитном поле голубей более старшего возраста, уже имевших опыт тренировочных полетов, они правильно определяли направление к дому после выпуска. Вилтчко пришли к выводу, что опытные голуби переходят к использованию «навигационной карты», устанавливая направление к дому по параметрам точки выпуска, чего не могут делать необученные голуби.

Какие же факторы или параметры используют птицы для построения «навигационной карты»? На сегодня это самый важный и трудный вопрос во всей проблеме навигации птиц. Многие исследователи на протяжении почти 40 лет пытаются получить ответ на него, но, к сожалению, пока безрезультатно. Орешек оказался очень крепким. Ни орнитологам, ни физикам, ни ученым других специальностей не удалось его пока расколоть. Конечно, эту сложную проблему рано или поздно ученые решат, но пока приходится обходиться только гипотезами. В настоящее время наиболее интересной является бикоординатная гипотеза, согласно которой для навигации птицы используют вертикальную составляющую магнитного поля Земли и изолинии сил притяжения, которые сходятся к разным полюсам, магнитному и географическому, удаленным друг от друга примерно на 2 тыс. км. В результате образуется координатная сетка, которую птицы могут использовать при навигации (см. рис. 29). Недоказанной остается способность птиц измерять различия в силе земного притяжения и земного магнетизма. Доказана пока только способность птиц к ориентации (выбору компасного направления) с использованием магнитного поля Земли. При этом они ориентируются не по его полюсам, а по направлению склонения. Показано, что способность к магнитной ориентации у птиц врожденная и проявляется в онтогенезе независимо от других ориентирующих факторов, например астроориентиров (Солнца и звезд).

Косвенным подтверждением тому, что магнитное поле Земли может использоваться птицами для навигации, служат результаты опытов, свидетельствующих о том, что в районах магнитных аномалий способность к хомингу у них существенно нарушается. В большинстве исследований отмечено достоверное нарушение ориентации как в районах слабых, так и сильных аномалий. Ухудшение хоминга происходит также при флуктуациях естественного магнитного поля, вызванных усилением солнечной активности.

Однако не все исследователи согласны с гипотезой магнитной навигации. Итальянские исследователи во главе с Ф. Папи и западногерманский орнитолог Г. Вальраф считают, что основной информацией для навигации голубей и других птиц является ольфакторная информация. Находясь в голубятне, птицы связывают приносимые ветром запахи с его направлением и составляют таким образом «ольфакторную карту» окрестностей. При завозе они анализируют запахи в месте выпуска и определяют направление к дому. Запечатление «ольфакторной карты» может быть блокировано или искажено защитой от ветра голубятни экранами. В таких случаях голуби при завозах не могут выбрать правильного направления на «дом» и плохо возвращаются. Эти исследователи считают, что искусственно у голубей можно развить добавочные не ольфакторные способы ориентации (по топографическим ориентирам и магнитному полю), которые улучшают ориентацию стартового направления, но не способствуют коррекции курса полета. Однако большинство других исследователей не обнаруживают в своих опытах таких нарушений при выключении обоняния у голубей и считают, что турбулентность и непостоянство перемещения запахов существенно ограничивает возможность использования их для навигации. Использование ольфакторного градиента возможно лишь при временном постоянстве подходящих субстанций. Однако даже постоянно действующие ольфакторные параметры обычно не обладают достаточными градиентами, поэтому различия не могут быть восприняты на расстояниях в несколько сот километров. Кратковременные источники запаха с сильными градиентами варьируют во времени и пространстве и не представляют собой стабильной информации. П. Джеймс провел наблюдения и эксперименты по выяснению способности малых буревестников находить свои норы в гнездовой период. Он обнаружил, что, несмотря на подлет к суше против ветра, движение к гнезду после посадки осуществляется по случайным азимутам, что свидетельствует, по его мнению, против использования птицами обоняния. Обнаружение гнезда затруднялось при нарушении видимой микроландшафтной обстановки вокруг норы. Поиск норы, видимо, осуществлялся с помощью зрения, а не обоняния.

В свое время была выдвинута гипотеза инерциальной навигации, согласно которой птица при перемещении способна воспринимать и регистрировать все угловые ускорения, а затем после выпуска лететь обратно по тому же маршруту. Однако опыты, когда голубей перевозили на крутящихся подставках или во вращающихся барабанах, не подтвердили эту гипотезу: птицы правильно определяли направление к дому, как и контрольные особи, не подвергавшиеся подобному воздействию. В других опытах голубей перевозили в состоянии глубокого наркоза, и они тоже успешно возвращались домой.

Таким образом, почтовые голуби обладают совершенной системой навигации, включающей в себя несколько механизмов, которая претерпевает существенные изменения в процессе становления. Молодые птицы, не имевшие полетного опыта, возвращаются домой, используя информацию, собранную во время перемещения, т. е. осуществляют «реверсию курса». С увеличением возраста и опыта они переходят на использование «навигационной карты» и «солнечного компаса», что позволяет им использовать информацию для определения направления к дому непосредственно в месте выпуска.

Имеются работы, в которых показало, что способность перелетных птиц к хомингу зимой выражена не в меньшей степени, чем в гнездовой период. К. Ральф и Л. Мэвалд осуществили серию завозов беловенечных и черноголовых зонотрихий, прилетающих на зимовку в Калифорнию из Канады и с Аляски. Птиц (418 взрослых и 487 молодых) перевозили на расстояние от 5 до 160 км. Результаты контрольных отловов их в месте выпуска и вывоза показали, что лучше всего с коротких и длинных дистанций возвращались взрослые птицы, перевезенные в ноябре и декабре (52 из 189 особей). Завезенные же в январе и феврале хорошо возвращались только с коротких расстояний. Авторы предполагают, что в эти зимние месяцы с больших расстояний птицы просто не рискуют отправиться на поиски своего «дома». Перевезенные в марте птицы вообще не пытались вернуться на свою территорию. Первогодки в целом возвращались хуже взрослых птиц (5 % против 24 %). Наибольшую скорость возвращения показали две особи (40 км/день) с расстояния 160 км. Птицы, завезенные на средние дистанции (60–100 км.), возвращались хуже, чем с более коротких и более дальних расстояний.