Несомненно, в перелетах большое значение имеет инстинкт, то есть врожденная, передающаяся по наследству способность к определенному поведению. Пример инстинкта у птиц: никто не учит птицу строить гнездо, но когда она впервые приступает к его постройке, то делает это так же, как и все птицы ее вида. У некоторых птиц сначала отлетают молодые, а затем старые птицы. Следовательно, молодым никто не показывает дорогу на зимовку, они как-то с рождения "знают" ее сами.

Многие эксперименты подтверждают, что птиц ведет именно "инстинкт".

Во время одного из таких экспериментов группу аистов забрали из своих гнезд незадолго до наступления времени осеннего перелета и перенесли на другое место. С этого нового места им пришлось лететь в другом направлении, чтобы достичь места своего зимовья. Но когда пришло время, они полетели в том же направлении, в котором они летали со своего старого места!

Даже если птиц увозили от их родных мест на самолете за сотни километров, когда их отпускали, они летели точно к себе домой.

В другом эксперименте ученый вывез из Англии утиные яйца в Финляндию, и там из них вылупились утята. А надо сказать, что дикие утки, обитающие в Англии, ведут оседлый образ жизни, а утки из Финляндии перелетают зимой на запад Средиземного моря.

Эксперимент показал неожиданный результат. После отлета "финских" уток на юг, в небо поднялись и утки, вылупившиеся из "английских" яиц. Окольцованные птицы пролетали над теми же краями, которые обычно пересекали утки из Финляндии, и добрались до места зимовки своих приемных родителей. На следующий год большинство этих уток вернулось в Финляндию.

Как птицы ориентируются в пути? Нужно признать, что пока мы этого до конца не знаем.

Одна из гипотез заключается в том, что птицы чувствуют магнитные поля, которые окружают Землю. Магнитные линии располагаются по направлению от северного магнитного полюса к южному. Возможно, именно эти линии и служат для птиц направляющими.

Учёные проводили опыты: на шею голубям вешали магнитные пластинки. Это мешало птицам ориентироваться, но полностью сбить их с пути магнитные пластинки не могли.

Дополнительными ориентирами для определения направления полета служат особенности ландшафтов (поворот реки, горы, группы деревьев). Возможно, что птицы ориентируются также по расположению солнца. При дальних перелетах наибольшее значение имеют, по-видимому, не наземные, а небесные ориентиры: солнце - днем, луна и звезды - ночью.

Скорее всего, птицы в перелетах используют все эти виды ориентиров: магнитное поле, астрономические и наземные ориентиры.

С сегодняшнего дня, дня Герасима Грачевика, в России ждут перелетных птиц. Совершая дальние перелеты, они возвращаются из теплых стран. Как они ориентируются? Почему летят клином? Чем питаются? Мы решили ответить на эти и другие "птичьи" вопросы.

Как проложить маршрут

Как не ошибиться с маршрутом? Ведь ошибка будет стоит жизни! Но для крылатых путешественников это вовсе не проблема: маршруты давно определены и остаются неизменными из года в год. Куда держать курс, молодое поколение узнает от старших товарищей. Но как быть, если в стае остался один неопытный молодняк? Как узнать дорогу, не имея карты и gps-навигатора? Оказывается, такой навигатор есть у каждой птицы, это врожденный инстинкт, который и ведет птиц в верном направлении. Это подтверждают случаи, когда свой первый полет молодые особи совершали абсолютно самостоятельно.

Ветер, ветер, ты могуч!

Погодные условия, безусловно, влияют на ход миграции. В теплую погоду птицы летят дольше, и поток прилетающих птиц резко увеличивается. А если вдруг наступает сильное похолодание, птицы и вовсе могут развернуться обратно на юг. Во время осеннего перелета похолодание способствует более быстрому отлету. Утки могут двигаться на юг без остановки, покрывая большие расстояния -150-200 км. Ветер может мешать перелету, и, наоборот, способствовать. Чайки, летающие довольно медленно, летят в штиль или с попутным ветром. Естественно, при наличии такого помощника перелет происходит интенсивнее.

По порядку рассчитайсь!

Многие птицы летят клином, как, например, журавли и гуси. Некоторые считают, что клином летят птицы для того, чтобы рассекать воздух подобно тому, как нос корабля рассекает волны. Но это не так. Смысл клинообразного строя, впрочем, как и любого другого (шеренгой, дугой, косой линией), заключается в том, чтобы птицы не попадали в вихреобразные потоки воздуха, создаваемые движениями крыльев соседей. За счет того, что впереди летящие птицы взмахивают крыльями, создается дополнительная подъемная сила для тех, кто летит сзади. Гуси таким образом экономят до 20% энергии. При этом, на птицу, летящую впереди, возлагается большая ответственность: она является проводником и направляющим для всей стаи. Это тяжелая работа: органы чувств и нервная система находятся в постоянном напряжении. Поэтому ведущая птица быстрее устает и ее вскоре подменяет другая.

Перелет перелетом, а обед по расписанию!

Во время перелета стае не всегда удастся полноценно питаться - возможности для добычи пищи очень ограничены. Откуда взять силы для такой тяжелой работы? Собираясь в долгий путь, мы, как правило, заранее думаем о своем питании. Вот и птицы предпочитают хорошо подкрепиться на дорожку: готовясь к перелету, они кушают очень плотно для того, чтобы накопить побольше жировых запасов для долгого перелета.

Отдыху время, а перелету час

Перелет – дело трудное, и запас энергии быстро иссякает, поэтому птахам очень важно восстанавливать силы. Некоторые виды птиц летят практически без отдыха: вальдшнеп, например, за одну ночь покрывает расстояние до 500 км без остановок. Другие же не могут похвастаться такой выносливостью и делают много остановок. Как правило, и скорость у этих птиц небольшая. Они устраивают себе отдых у водоемов, где могут восстановить силы, подкрепиться и утолить жажду. На это уходит большое количество времени, а на перелет в день в среднем приходится около часа.

Блуждая в потемках

Многие птицы совершают перелет в ночное время. Перепела, лысухи и вальдшнепы, например, летят только в темное время суток. Причем, ночью совершают перелеты не только птицы, ведущие ночной образ жизни: дикие гуси, гагары и многие виды уток продолжают свой путь в любое время суток. А как же летят в ночных условиях птички, привыкшие к дневному свету? Дело в том, что птицы умеют ориентироваться по звездам, солнцу и очертаниям ландшафта. Также они легко определяют свое местоположение по магнитному полю Земли, поэтому могут передвигаться в условиях очень плохой и даже нулевой видимости.

Как ориентируются перелетные птицы

Орнитологи давно уже оставили эту идею, хотя было время, когда в нее верили: дорогу в южные страны и обратно молодым птицам показывают птицы старые. Сейчас мы знаем, что у многих пернатых молодежь, едва научившаяся летать, отправляется на юг самостоятельно, без родителей и вообще без взрослых птиц. Пример тому - скворцы и сорокопуты-жуланы. Кукушки, выращенные певчими птичками, никогда и не видят даже своих родителей и улетают в Африку значительно позже взрослых кукушек, которые уже в августе порхают вокруг Килиманджаро.

Новозеландские бронзовые кукушки зимуют на Соломоновых островах и островах Бисмарка. Молодые кукушки, которым нет еще и года, летят туда много позже старых и летят сначала на северо-запад - в Австралию. Вдоль ее восточных берегов продвигаются на север и поворачивают затем на северо-восток - в открытый океан. Там, среди его синих волн, отыскивают несколько маленьких островков, в давние времена полюбившихся их предкам, и только здесь встречаются со своими беспечными родителями. Как находят они эти затерянные в океане острова - просто непостижимо!

Немало, конечно, есть и таких птиц, которые путешествуют на юг семьями и смешанными стаями; здесь молодые птицы летят бок о бок со старыми. Таковы аисты, гуси, лебеди, журавли. Может быть, у них старики показывают дорогу?

Несколько тысяч молодых белых аистов задержали там, где они выросли, до поры, пока все их сородичи не покинули эту местность. Потом пленников окольцевали и отпустили. Они тут же полетели на юго-восток, то есть туда же, где зимуют и взрослые аисты из Прибалтики.

Но вот молодых аистов из Восточной Германии завезли на Рейн. В это время все местные птицы уже улетели на юг. Восточногерманские эмигранты устремились на зимовки прежним юго-восточным курсом - в Адриатику, а ведь рейнские аисты летят зимовать на юго-запад - во Францию.

Серые вороны, гнездящиеся в нашей Прибалтике, зимуют обычно в Северной Германии. Однажды весной поймали на Куршской косе (под городом Калининградом) 900 молодых ворон. Они уже продвигались потихоньку на свою родину - в Латвию и Эстонию, где минувшим летом вывелись из яиц. Завезли пленников в Данию. Позднее этих ворон нашли в Швеции. Они, значит, и на новом месте продолжали свой полет в северо-восточном направлении и, конечно, попали не в Латвию, а в Скандинавию.

Такие опыты были проделаны со многими птицами, и результат у всех был один: перемещенные молодые птицы, ни разу в жизни не совершавшие осенних перелетов, летят тем не менее в том направлении, в каком улетают их родители. Значит, чувство направления у них врожденное. Птицы по наследству от предков получают стремление лететь осенью по определенному направлению и на определенное расстояние, поэтому в своих путешествиях и обходятся без помощи опытных руководителей.

И все-таки такое руководство имеет место, когда молодежь и старики летят вместе. Это тоже доказали опыты по перемещению птиц. Например, если молодых восточногерманских аистов выпустить в районах Западной Германии, когда местные аисты еще не улетели, то перемещенная молодежь присоединится к стаям своих сородичей и устремится вместе с ними на юго-запад, а не на юго-восток, как поступили бы молодые аисты, предоставленные самим себе.

Так же ведут себя скворцы и многие другие птицы. Значит, «указание», куда лететь зимовать, птенец получает еще в яйце вместе с серией других инстинктов, однако опыт, приобретенный в течение жизни, и сила примера могут внести свои поправки в унаследованные инстинкты.

Тут интересно подчеркнуть, что в наследственности птицы закреплен маршрут полета только в одном направлении - на зимовки осенью. Весной молодые птицы возвращаются обычно по тому пути, по которому летели осенью. Поэтому если яйца или птенцов перенести в другую местность и там их выкормить, то следующей весной эти выкормыши не вернутся в землю предков, где родители произвели их на свет, а полетят туда, где их вырастили люди и откуда совершили они свой первый в жизни перелет на зимние квартиры. А ведь у бабочек не так, у монархов например. У них молодое поколение, рождающееся на юге, неудержимо стремится на север, в землю предков. И это стремление, и маршрут полета получают они в дар к первому дню своего рождения.

Однако мало одного позыва лететь в «заданном» направлении, надо еще отыскать по каким-либо ориентирам это направление. Короче говоря, необходим компас, указания которого постоянно контролировали бы правильность выбранного курса.

Чтобы понять природу этого компаса, были исследованы и, увы! отброшены многие гипотезы. Среди них магнитная теория еще недавно пользовалась большой популярностью, особенно у журналистов: пришлась по вкусу широкой публике

9. Ориентация птиц по солнцу

В истории науки нередки случаи, когда исследователь, стремясь к одному результату, получал другой, иногда гораздо более важный. Однако бывает и так, что ученый находит блестящее решение именно той задачи, которую ставил перед собой, и при этом обнаруживает, что причины исследуемого явления значительно глубже, чем он предполагал.

Именно таким образом сделал свое открытие Крамер, после чего многие биологи в различных исследовательских центрах забросили свою текущую работу, чтобы присоединиться к тем, кто бился над разрешением загадки живых часов.

Густав Крамер родился в Мангейме в 1910 году и получил биологическое образование в университетах Фрейбурга и Берлина. Его первая научная работа в области физиологии низших позвоночных оказалась настолько многообещающей, что в возрасте двадцати семи лет он был назначен руководителем отдела физиологии Неаполитанской зоологической станции.

Свои всемирно известные исследования по ориентации птиц в полете он начал в Гейдельбергском университете и продолжил в Институте биологии моря им. Макса Планка в Вильгельмсхафене, расположенном на западном побережье холодного Северного моря. Наблюдая за стремительными перелетами морских птиц к местам гнездовий, Крамер размышлял над вековой загадкой перелетов, над той изумительной точностью, с которой перелетные птицы находят путь к далекой цели.

Рис. 30. Исключительный по своей дальности маршрут перелета полярной крачки.

Он дивился геройству полярной крачки, этого необыкновенного летуна, что гнездится в полутора сотнях километров от Северного полюса, а с наступлением осени пролетает над Канадой, затем над безжизненными пространствами Атлантического океана к западным берегам Африки и, обогнув мыс Доброй Надежды, остается зимовать южнее Порт-Элизабета.

Но полярная крачка не единственный пример совершенства в навигационном искусстве. Новозеландская бронзовая кукушка покрывает расстояние в две тысячи километров, летя через Тасманово море к Австралии, а оттуда еще полторы тысячи километров на север через Коралловое море к крошечным участкам своих зимовок на архипелаге Бисмарка и Соломоновых островах. Еще более удивительно, что молодая кукушка, совершая такой перелет впервые, может проделать его в одиночестве, опередив своих родителей по меньшей мере на месяц.

Окольцованная белоголовая зонотрихия возвращается из года в год на один и тот же куст в саду профессора Л. Менвальда в Сан-Жозе (штат Калифорния), пролетев три с половиной тысячи километров от мест своих гнездовий на Аляске.

Загадка столь точно нацеленных перелетов очень давно интересовала биологов, и они объясняли это по-разному. И не удивительно: проблема была исключительно сложной, а возможностей научно разрабатывать ее тогда еще не было.

Поэтому, когда Крамер доложил на международном конгрессе орнитологов о результатах своих экспериментов по изучению ориентации птиц, конгресс был изумлен и восхищен. Р. Питерсон сказал: «Сообщение Густава Крамера об экспериментах со скворцами, показавших, что единственный источник ориентации птиц - солнце, чрезвычайно захватывает и увлекает».

Сфера исследования миграций животных очень обширна, и определение направления миграций, конечно, только один из ее аспектов. Но проникновение в один аспект часто приводит к прояснению всей проблемы в целом.

Как мы видели, животные часто мигрируют к очень удаленным местам и там находят конечную, подчас ничтожно малую по размерам цель своего перелета. Такая точность была бы физически невозможной при отсутствии некой системы управления, аналогичной системе управления самонаводящейся торпеды.

При этом крайне важно понимать, что такая система управления не может функционировать без постоянного притока информации из окружающего мира. Самонаводящаяся торпеда должна получать сигналы, которые отражаются от цели, иначе она промахнется. Подобно этому, и животные должны получать сигналы из окружающей среды, иначе направляющий их механизм не сработает.

Но какие сигналы? Информация, поступающая из окружающей среды, может восприниматься либо известными нам органами чувств птицы, либо пока не известными. При этом независимо от того, каким образом воспринимается эта информация, она должна быть такой, чтобы птица смогла решить три задачи.

Во-первых, где она находится в данный момент и в каком направлении ей нужно следовать дальше.

В-третьих, как узнать место назначения, прилетев туда.

Существует ли какое-то единое чувство, известное или неизвестное нам, благодаря которому птица могла бы получить ответ на все эти вопросы? Попробуем рассмотреть возможные виды информации.

Каждый объект на поверхности Земли излучает тепло. Горячие предметы испускают излучение высокой интенсивности с малой длиной волны, а холодные - низкой интенсивности с большой длиной волны. Поэтому и частота и интенсивность излучения на полюсах будут сильно отличаться от таковых у экватора. Можно было бы предположить, что дальние мигранты улавливают эту разницу. Но, как заметил Гриффин, это было бы слишком простым объяснением способности птиц к ориентации.

Такому объяснению противоречат три факта. Излучение распространяется прямолинейно. Поэтому излучение от объекта, находящегося всего в полуторастах километрах от птицы, попадет в точку, расположенную значительно выше уровня обычных полетов птиц. Кроме того, тепловое излучение сильно искажается такими особенностями ландшафта, как леса, озера, пустыни, города, которые вносят в него так называемый «шум». И наконец, никто до сих пор убедительно не доказал, что птицы могут воспринимать изменения теплового излучения.

Все это касается обычного теплового излучения. А как же быть с чем-то менее очевидным? С магнитным полем Земли, например. Его тоже называли в качестве возможного «компаса» для птиц. Эквипотенциальные линии напряженности магнитного поля Земли примерно совпадают с параллелями. Если птица ощущает разницу в напряженности магнитного поля, то она может определить географическую широту своего местонахождения. Или, скажем, магнитное наклонение. Если птица воспринимает его, стрелка ее «компаса» будет находиться в горизонтальном положении над экватором и почти вертикальном - у полюсов. Изменение положения этой стрелки скажет птице о том, где она находится. Но и тут возникают препятствия. Опыты показали, что птицы не реагируют на магнитное поле, даже значительно более сильное, чем магнитное поле Земли. Кроме того, экспериментаторам ни разу не удалось научить птиц реагировать на магнитные поля.

Какие же другие особенности окружающей птицу среды могут давать ей информацию о ее местоположении? Очевидно, вращение Земли. Угловая скорость ее вращения такова, что точка на поверхности Земли, расположенная недалеко от экватора, движется со скоростью около 1600 км/час. Если птица летит на восток со скоростью 100 км/час, ее истинная скорость (относительно солнца) будет около 1700 км/час, а если она летит на запад, то около 1500 км/час. Если птица воспринимает эту разницу, то она может, по-видимому, определить направление полета и географическую широту своего местоположения.

А если птица не летит? Известен случай, когда гуси с подрезанными крыльями прошли несколько километров в направлении своих обычных перелетов. Кроме того, было убедительно показано, что содержащиеся в клетках птицы прекрасно определяют направление. Но, несмотря на очевидность фактов, ученые до сих пор не смогли установить, что помогает птицам ориентироваться в полете.

Итак, мы получили некоторое представление о сложности проблемы, с которой столкнулся Крамер. Немалую трудность в экспериментах по изучению ориентации птиц представляло определение направления их полета, поскольку наблюдать его можно было, лишь следуя за птицами. Нужен был новый экспериментальный метод.

Давно известно, что в сезон перелетов птицы, содержащиеся в клетках, обнаруживают так называемое «перелетное беспокойство»: они перепархивают с места на место, но сохраняют при этом определенное направление. Не это ли направление они избрали бы для полета, если бы были на свободе? На этот вопрос и решил ответить Крамер.

Объектом для своих наблюдений он выбрал европейского скворца, который превосходно переносит содержание в клетках, легко приручается и поддается обучению.

И вскоре лаборатория в Вильгельмсхафене обзавелась молодыми желторотыми птицами, а Крамер нетерпеливо ждал конца лета, когда начинаются осенние перелеты.

Еще до наступления прохладных октябрьских дней он установил непрерывное наблюдение за своими скворцами в светлое время суток (поскольку пролет скворцов идет днем). Из Вильгельмсхафена скворцы осенью обычно направляются на юго-запад. Предпочтут ли находящиеся в клетках скворцы именно это направление? Ждать Крамеру пришлось недолго: в октябре его птицы нервно бились в юго-западных углах своих клеток.

Какими ориентирами воспользовались птицы? Может быть, каким-нибудь чисто физическим признаком местности вроде дерева или холма? Крамер ставил клетки в различные места, прикрывал нижнюю часть клеток, чтобы скворец мог видеть только небо, но птицы по-прежнему столь же упорно стремились на юго-запад. Следующей весной, когда направление перелетов скворцов изменилось на северо-западное, птицы в своих клетках отдавали предпочтение северо-западному направлению.

Такова суть экспериментального метода, который столь долго искал Крамер. Теперь ему предстояло создать оборудование, чтобы проводить тысячи наблюдений и статистически обрабатывать их.

Была построена круглая клетка с абсолютно симметричной внутренней поверхностью: находящаяся в ней птица не имела никаких ориентиров, по которым она могла бы определить направление. С жердочки, расположенной в центре клетки, птица в период перелетного беспокойства постоянно вспархивала, порываясь лететь все время в одном направлении. Прозрачный пластиковый пол позволял наблюдателю, лежащему под клеткой, следить за птицей. Чтобы обеспечить точную регистрацию положения птицы в любой момент, пластик был размечен на ряд секторов.

Самой важной переменной в опытах Крамера было направление света, попадавшего в клетку. Поэтому он поместил экспериментальную круглую клетку в шестигранный павильон, каждая из сторон которого имела окно со ставнем. К внутренней стороне ставня прикреплялось зеркало, изменявшее направление луча света, идущего в клетку. И наконец, и клетку и экран вокруг павильона можно было вращать.

Когда все было готово, Крамер расположился под прозрачным дном клетки с тетрадью и карандашом в руках и каждые десять секунд записывал, какой из размеченных секторов занимала птица. По утрам в течение по крайней мере часа Крамер отмечал положение птицы и очень скоро убедился, что ни оборудование, ни его собственное присутствие не беспокоят скворцов.

Теперь исследователям уже не мешали неопределенности и неточности, неизбежные при наблюдениях в поле. Лабораторный опыт позволял экспериментатору менять контролируемые условия любым нужным ему образом. Как, например, будут вести себя птицы, если луч света, попавший в клетку, отразится зеркалом под прямым углом к его естественному направлению? Ведь в такой ситуации положение солнца должно казаться находящейся в клетке птице повернутым на 90°.

Рис. 32. Скворец, обученный летать в одном и том же направлении в одно и то же время (например, когда солнечные лучи падали в направлении, обозначенном светлой стрелкой), знал, в каком направлении нужно лететь и в любое другое время дня (например, когда солнечные лучи падали в направлении темной стрелки). Точками показаны отдельные положения птицы.

И снова Крамер педантично записывал: «Первые 10 секунд птица в секторе № 8; вторые 10 секунд - в секторе № 9; третьи 10 секунд - в секторе № 7; четвертые 10 секунд - в секторе № 9; пятые 10 секунд - в секторе № 8…» и так далее, пока не сделал более 350 записей в течение всего лишь часа. Вскоре достоверность полученных результатов стала очевидной. Но примут ли их скептически настроенные ученые? Наверняка нет, поскольку из этих результатов следовал совершенно поразительный вывод. И Крамер снова принимается за свои утомительные наблюдения.

Когда же он объявил о своих выводах, научный мир был действительно поражен. Более всего ученых удивил тот факт, что когда направление солнечных лучей было изменено на 90°, скворцы порывались лететь в новом направлении, повернутом на те же 90°. Значит, для определения направления перелета птицам необходимо взять пеленг по солнцу!

Крамер искал ответ на интересовавшие его вопросы, всячески изменяя условия своего эксперимента. Вращал непрозрачный экран вокруг павильона, так что птицы могли видеть лишь часть неба. Вращал клетку. Прикрывал павильон экранами, чтобы варьировать количество проникающего в него света, имитируя различную степень облачности. Но как бы он ни изменял условия, скворцы всегда выбирали правильное направление, если видели солнце непосредственно.

Крамер, конечно, был знаком с ранней работой Белинг, показавшей, что пчел можно научить искать пищу в определенном направлении. А что, если попробовать таким же образом обучать птиц?

Исследователь строит круглую дрессировочную клетку, которая так же, как и первая, выглядит изнутри абсолютно симметричной. Но снаружи вокруг клетки он равномерно разместил двенадцать совершенно одинаковых кормушек, прикрытых резиновыми мембранами с прорезями. Пока птица не просовывала клюв сквозь прорезь, она не знала, в какой из кормушек лежит зерно.

Теперь Крамеру нужно было обучить птицу искать пищу в одной какой-нибудь стороне клетки. Он выбрал для этого восточную кормушку и в семь часов утра насыпал в нее зерно. Птица проявила большую настойчивость и после серии попыток обнаружила, что пища лежит только в восточной кормушке. Через 28 дней обучения (дрессировка проходила от 7 до 8 часов утра) скворец усвоил урок.

Пришло время решительной проверки. Крамер перенес клетку на десять километров и в 17.45 насыпал зерно в восточную кормушку. Как теперь поведет себя птица?

Во время утренних дрессировок солнце находилось чуть-чуть правее восточной кормушки. Теперь же, к концу дня, оно было позади западной. Будет ли птица и сейчас искать пищу в восточной кормушке или повернет за ней в направлении солнца? Крамер напряженно ждал. Скворец немного пометался по клетке, видимо, в нерешительности, а затем, ошибившись всего один раз, повернулся к восточной кормушке.

Итак, птица каким-то образом знала, что для того, чтобы найти восток утром, надо двигаться по направлению к солнцу, а в конце дня - так, чтобы солнце оставалось непосредственно сзади!

Чтобы еще более утвердиться в своих выводах, Крамер придумал исключительно изящный эксперимент. Прежде всего он обучил скворца находить пищу независимо от времени дня в западной кормушке. Затем он закрыл клетку защитной ширмой от настоящего солнца и осветил ее искусственным солнцем, но так, что свет падал все время с одной и той же стороны - с запада.

Рис. 33. Установка Крамера для изучения выбора скворцом направления при фиксированном положении «солнца» (С) (вверху). Сначала скворца обучали искать пищу при открытом небе (а) в кормушке (П), находящейся в западном секторе клетки (К). Затем загораживали клетку защитным экраном (Э) от настоящего солнца и включали фиксированное «солнце». И птица, принимая искусственное «солнце» за настоящее, искала пищу в восточной кормушке утром (б), в северной - в полдень (в) и в западной - в конце дня (г).

Что будет делать бедная птица при таком «солнце», которое непрерывно светит с одной и той же стороны? К удивлению сгоравшего от нетерпения Крамера, скворец отнесся к этому светилу, как к настоящему, то есть повел себя так, словно «солнце» перемещалось, как ему и положено, по небосводу. Поскольку он был обучен искать пищу в любое время дня в западной кормушке, он искал ее в восточной кормушке в 6 часов утра, в северной - в полдень и в западной - в 17 часов.

Можно ли было теперь сомневаться в том, что эта птица с темными переливающимися перьями могла определять время дня с точностью до минуты?

Вот о таких удивительных открытиях сообщил Крамер научному миру в начале 50-х годов. И хотя эти открытия очень быстро принесли ему мировую известность, сам он смотрел на свои достижения глазами непредубежденного человека. Предстояло сделать еще очень много, чтобы выяснить, как же именно ориентируются птицы.

Поскольку он показал, что птица определяет направление, ориентируясь по солнцу и учитывая его суточное перемещение, можно было считать, что она обладает солнечным компасом, которым пользуется точно так же, как штурман магнитным компасом для прокладывания курса. Но это было лишь частичным решением проблемы. Ведь человек для определения направления должен иметь еще и карту, а также знать свое местоположение на этой карте. Значит, для того, чтобы достигнуть конечной цели перелета, птице тоже необходимо располагать какой-то картой. Но о такой карте пока никто не знал. И Крамер обращается к литературе. Один из английских исследователей, Джеффри Мэтьюз, долгое время изучал поведение почтовых голубей и написал после этого пространную монографию о навигации птиц. Она заинтересовала Крамера, который очень скоро понял, сколь многое обещала ему разработанная Мэтьюзом техника эксперимента. Мэтьюз выпускал почтовых голубей, предварительно унесенных от голубятни в специально выбранное для этого место (открытые равнины с одинаковой видимостью во все стороны), и следил за направлением их полета в бинокль до тех пор, пока птица не скрывалась из виду. Эти наблюдения тщательно сопоставлялись со сроками возвращения птиц к гнезду.

Учитывая результаты Мэтьюза, Крамер наметил широкую программу собственных экспериментов, которую он, к сожалению, не смог осуществить.

В поисках хорошо ориентирующихся птиц он начал отлавливать диких голубей в горах Калабрии, на юге Италии. 4 апреля 1959 года во время одного из восхождений он сорвался и погиб.

Густав Крамер неоспоримо доказал, что птицы способны ориентироваться по положению Солнца на небосводе с внесением поправок на его перемещение. И объяснялось все это единственным способом - птицы имеют собственные часы. Причем настолько точные, что сравнить их можно разве что с хронометром, которым пользуются штурманы.

Рис. 34. Густав Крамер выпускает почтовых голубей с башни старого Гейдельбергского замка около Гессена.

Из книги Заводи кого угодно, только НЕ КРОКОДИЛА! автора Орсаг Михай

Чем кормить птиц! С таким вопросом ко мне частенько обращались по телефону или лично и знакомые, и совершенно посторонние люди. Случается, что в квартиру залетела какая-нибудь птица или вы подобрали выпавшего из гнезда хилого птенца, а то и взяли под свою опеку взрослых

Из книги Основы зоопсихологии автора Фабри Курт Эрнестович

Облигатное научение и ориентация Рассмотрим сначала некоторые процессы, связанные с начальной ориентацией у детеныша. У всех животных здесь первостепенное значение имеют таксисы, которые, как уже было показано, у высших животных дополняются и обогащаются элементами

Из книги Семь экспериментов, которые изменят мир автора Шелдрейк Руперт

Раннее факультативное научение и ориентация Уже в раннем ориентировочном поведении заметно сказываются индивидуальные особенности животного. В большой степени индивидуальные различия в поведении зависят от частоты и характера осуществленных с момента рождения

Из книги Эволюционно-генетические аспекты поведения: избранные труды автора Крушинский Леонид Викторович

Ориентация Уже на примерах кинезов мы видели, что градиенты внешних раздражителей выступают у простейших одновременно как пусковые и направляющие стимулы. Особенно наглядно это проявляется при клинокинезах. Однако изменения положения животного в пространстве еще не

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1 [Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина] автора

ОПРЕДЕЛЯЮТ ЛИ ГОЛУБИ ДОРОГУ К ДОМУ ПО СОЛНЦУ В 50-е гг. главенствующей гипотезой в отношении навигационных способностей голубей была теория “солнечной дуги”, выдвинутая Дж. В.Т. Мэтьюзом. Он предположил, что птицы использовали комбинацию высоты подъема солнца над линией

Из книги Причуды природы автора Акимушкин Игорь Иванович

Изучение поведения птиц Поведение птиц имеет ряд специфических черт, связанных с особенностями их экологии и строения высших отделов мозга.Передвижение по воздуху обусловило необходимость быстрой адаптации птиц к различной географической среде, особенно во время

Из книги Спутник следопыта автора Формозов Александр Николаевич

Из книги Живые часы автора Уорд Ритчи

Пилот, берегись птиц! Такой "дорожный знак" стоило бы повесить на всех воздушных трассах, пересекающихся с трассами перелетов птиц.Сколько летает человек, столько длится конфликт самолетов и птиц. Начало его зарегистрировано в 1910 году. Аэроплан пролетал над заливом

Из книги Новейшая книга фактов. Том 1. Астрономия и астрофизика. География и другие науки о Земле. Биология и медицина автора Кондрашов Анатолий Павлович

ЗИМНИЕ СЛЕДЫ ПТИЦ

Из книги Проблемы этологии автора Акимушкин Игорь Иванович

12. Навигационные способности птиц Открытие способности птиц ориентироваться по солнцу изумило ученых, но то, что во время ночных пролетов птицы ориентируются по звездам, буквально потрясло их. Это было доказано через несколько лет после открытия Крамера молодыми

Из книги Происхождение мозга автора Савельев Сергей Вячеславович

В каком месяце Земля ближе всего к Солнцу и в каком наиболее удалена от него? Самая близкая к Солнцу точка орбиты любой планеты называется перигелием, самая удаленная – афелием. Для Земли расстояние в перигелии составляет 147 117 000 километров, в афелии – 152 083 000 километров. В

Из книги Мир животных. Том 3 [Рассказы о птицах] автора Акимушкин Игорь Иванович

Брачные игры птиц Весной самцы горихвосток прилетают к нам раньше самок. Они находят подходящее дупло или какую-нибудь уютную нишу, в которой можно устроить гнездо. Оберегают свою находку от других претендентов. Чтобы привлечь внимание самки, самец вывешивает время от

Из книги Мир животных автора Ситников Виталий Павлович

§ 41. Биологическое разнообразие птиц Разнообразие птиц необычайно велико (см. рис. III-11). Современные птицы достигают массы 165 кг (африканский страус). Существуют и необычайно мелкие виды, едва достигающие нескольких граммов (колибри). Палеонтологическая летопись

Из книги автора

Берегите хищных птиц! Несколько лет назад на страницах журнала «Охота и охотничье хозяйство» шла дискуссия, значение которой в полной мере будет оценено только потомками.Все началось со статьи профессора Г. П. Дементьева «Нужно ли истреблять хищных птиц?».Профессор

Из книги автора

Отряды птиц 1. «Древо жизни» класса птиц по Фишеру и Петерсону. 2. «Древо жизни» класса птиц по Фишеру и Петерсону. 1. Отряд воробьиных птиц. 2. Отряд воробьиных птиц.

Открытие способности птиц ориентироваться по солнцу изумило ученых, но то, что во время ночных пролетов птицы ориентируются по звездам, буквально потрясло их. Это было доказано через несколько лет после открытия Крамера молодыми исследователями из Фрейбургского университета (ФРГ) Францем Зауэром и его женой Элеонорой.

Вскоре после защиты в 1953 году диссертации по зоологии Франц Зауэр заинтересовался проблемами поведения животных, особенно тем, как влияют на их поведение условия окружающей среды. И он продолжает во Фрейбурге работу над второй диссертацией, специализируясь на этот раз в области этологии. Одной из первых проблем, решению которой они с женой отдали много сил и терпения, была проблема общения в мире животных, и в частности проблема обучения пению молодых птиц.

В начале 50-х годов мнения ученых по этому вопросу расходились. Многие считали, что птицы обучаются пению, подражая старшим и более опытным сородичам. Рабочая гипотеза Зауэров сводилась к тому, что птицам не нужно учиться петь, что поют они благодаря врожденной способности, которая не зависит от того, есть ли вокруг них хорошие певцы или нет.

Проверить эту гипотезу Зауэры решили на европейских славках с их очень характерной песней. В соответствии с требованиями эксперимента им приходилось выращивать своих славок в условиях полной изоляции, в звуконепроницаемом помещении, так чтобы в течение всей своей жизни их питомцы не слышали ни одной птичьей песни.

Как будут вести себя эти изолированные от мира птицы, когда они вырастут и будут готовы обзавестись семьей? Запоет ли взрослый самец свою песню, которая объявит всем, что он занял определенную территорию и готов создать семью? И запоет ли он вообще?

Результатов своего эксперимента Зауэрам пришлось ждать долго. Наконец, в один прекрасный день исследователи возликовали - их тяжкие труды не пропали даром. Птица запела!

Она пела, хотя никогда за всю свою жизнь не слышала пения. Потом запел еще один выращенный в полной изоляции самец, потом другой, третий. Хотя это пение и нельзя было назвать совершенным, но в нем ясно проступала мелодия, которую славки обычно поют в это время года. Итак, гипотеза была подтверждена экспериментом.

Изучение миграций птиц позволило установить один очень важный факт: многие птицы ежегодно совершают перелеты за сотни и тысячи километров по определенному, только им свойственному маршруту. Сбившиеся с пути или искусственно удаленные от пролетных путей птицы находят дорогу к местам, через которые проходит их миграция, и продолжают перелет по своему обычному маршруту.

Эксперименты Крамера положили начало изучению способов ориентации птиц. Было обнаружено, что днем птицы ориентируются, сопоставляя положение солнца со временем, которое показывают их внутренние часы. Однако многие птицы мигрируют ночью. Европейские славки, с которыми экспериментировали Зауэры, принадлежали именно к таким видам. Если птицы ориентируются днем по солнцу (а Зауэры обнаружили, что и славки могут это делать), то почему бы им ночью не ориентироваться по звездам?

Так начались продолжительные и напряженные исследования, ставящие перед собой цель - выяснить, как славки ориентируются в полете. Повсюду в Европе эти мелкие певчие птицы весной выводят птенцов и в течение лета благополучно кормятся днем на кустах бузины и ежевики. Но в одну из августовских ночей вся местная популяция данного вида исчезает: начинается осенний перелет. На следующее утро новая группа прибывает из более северного района, с тем чтобы через несколько дней отбыть в южном направлении. Сначала полностью исчезают садовые славки, затем серые, за ними следуют славки-завирушки и наконец славки-черноголовки.

Мелкие птицы, отличающиеся более интенсивным обменом веществ, расходуют свои запасы энергии в полете быстрее, чем крупные. Поэтому они вынуждены так же быстро и эффективно возобновлять их, а это легче всего сделать днем. Кроме того, ночью меньше отвлекающих факторов и птицам легче преодолевать большие расстояния.

Куда же отправляются славки на зиму? Метод кольцевания птиц позволил ответить на этот вопрос. Обычно славки улетают в различные районы Африки. Например, славка-завирушка зимует в центральной части Африки, между 10° и 50° восточной долготы. Славки, летящие из Скандинавии в Южную Африку, проделывают треть кругосветного путешествия. Весной их опять охватывает перелетное беспокойство, какое-то внутреннее чувство смены времени года заставляет их готовиться к обратному перелету на север.

«Самое замечательное, - пишет Зауэр, - заключается в том, что каждая птица сама находит путь к месту назначения! Славки не следуют за вожаком и не путешествуют группой. Они летят в одиночку. И молодые птицы, впервые проделывающие свой перелет, добираются до цели столь же уверенно, как и их опытные сородичи. Каким-то образом, чисто инстинктивно, славки прокладывают нужный курс».

Мы уже знаем о совершенно поразительных примерах перелетов, которые демонстрируют полярная крачка и новозеландская бронзовая кукушка.

Что же тогда удивительного в способности птиц возвращаться к своему «дому»! В. Рюппель увозил скворцов от их гнезд в окрестностях Берлина в самых различных направлениях на расстояние до двух тысяч километров. После того как их выпускали, скворцы находили дорогу домой! Дж. Мэтьюз переправил обыкновенного буревестника на самолете с западного побережья Англии в Бостон и там выпустил его. А спустя 12 дней буревестник был найден у своего гнезда! Он летел домой через Атлантический океан, преодолевая по четыреста километров в день.

Рис. 40. Схема планетария и экспериментальной клетки. ? и? - углы, определяющие поле зрения птицы с двух концов жердочки; направление, в котором повернута голова птицы, считалось направлением полета.

Этим невероятным подвигам предлагались самые разные объяснения: и то, что птицы могут чувствовать изменения теплового излучения или магнитного поля Земли, и то, что они способны улавливать изменения сил Кориолиса. Но рано или поздно все эти объяснения отвергались.

Тогда почему же не принять в качестве рабочей гипотезы предположение о существовании у птиц своего рода инстинктивной способности к навигации, возможно, даже похожей на применение человеком компаса, секстанта и хронометра?

В своих первых экспериментах Зауэры использовали круглую клетку со стеклянным верхом, так что славки могли видеть лишь круглый участок неба, находящийся под углом зрения примерно 70°, но не видели никаких наземных ориентиров. Способом, очень похожим на тот, который использовал Крамер в опытах со скворцами, Зауэры наблюдали за поведением славок в период их перелетного беспокойства.

Направления, выбиравшиеся птицами, всегда были очень характерными для определенного вида. Садовые и серые славки, а также славки-черноголовки осенью стремились на юго-запад. Именно в этом направлении они и совершают свои осенние перелеты: от Фрейбурга на юго-запад к Испании, далее к Гибралтару и через пролив в Африку.

А славки-завирушки летят из Фрейбурга на юго-восток через Балканы, а затем поворачивают на юг к долине Нила. В своих клетках они бились также в юго-восточном направлении. Причем не имело значения, была ли данная птица опытным навигатором, которого Зауэры изловили в кустарниках Фрейбурга, или она выросла в изолированной камере их птичника.

Приближая условия опытов к естественным, Зауэры обнаружили, что при ясном звездном небе славки иногда изменяли направление, привлеченные светом метеоров, зарниц или Луны. Если на небо набегали облака, движения птиц становились неуверенными, но, пока они могли видеть сквозь пелену облаков наиболее яркие из звезд, они продолжали указывать верное направление. Когда же облачность становилась настолько плотной, что звезды уже не были видны, птицы, беспомощно попорхав некоторое время, устраивались на ночлег. Подобная дезориентация наблюдалась и в тех случаях, когда эксперименты проводились в закрытом помещении, освещенном рассеянным или поляризованным светом.

На настоящем ночном небе Зауэры, естественно, не могли менять положение звезд по собственному желанию. Но это легко сделать в планетарии, и если славки будут принимать искусственное звездное небо за настоящее, их можно будет «перемещать» в любое место земного шара, не вывозя из Фрейбурга.

Вскоре Зауэры получили возможность воспользоваться цейссовским планетарием, с куполом, имевшим в диаметре шесть метров. Внутри планетария они поставили клетку с птицей и, как и раньше, вели наблюдения за направлением ее поворотов.

В типичном эксперименте, когда купол планетария освещался равномерно рассеянным светом, птица поворачивалась во все стороны, указывая случайные направления (рис. 41, А). Когда славке-черноголовке показали имитацию весеннего неба, она повернулась на северо-восток точно так же, как это бывает в естественных условиях (рис. 41, Б). Под осенним небом она повернулась на юго-запад, в сторону Испании (рис. 41, В). И наконец, славка-завирушка, как и ожидали, указала на юго-восток, на Балканы (рис. 41, Г ).

Рис. 41. Ориентация птиц под искусственным звездным небом. Сплошная линия (С) показывает истинное направление на север, а пунктирная (С1) - направление на «север» в планетарии.

Но главным участником экспериментов в планетарии Зауэры сделали одну славку-завирушку. Осенью птицы этого вида, как уже говорилось, летят в двух последовательных направлениях: сначала из Центральной Европы на юго-восток через Балканы, а затем в южном направлении к верховьям Нила. Поэтому славка-завирушка представляла собой идеальный объект для экспериментов в планетарии, где можно было создать звездное небо, соответствующее широте и долготе любого места.

Завирушка, которую Зауэры использовали в этих экспериментах, была выращена ими из яйца. Она никогда не покидала клетки и, уж конечно, не летала в Африку. Поэтому ее поведение должно было быть абсолютно свободным от каких-либо влияний предшествующего опыта.

Зауэры поместили эту славку-завирушку в планетарий и установили картину неба, соответствующую 48° северной широты, то есть широте Фрейбурга. В подтверждение своих предыдущих наблюдений за другими птицами этого вида под открытым небом Зауэры увидели, что завирушка повернулась в юго-восточном направлении.

Рис. 42. Схема осенней миграции славок-завирушек, основанная на результатах экспериментов в планетарии. Большие стрелки соответствуют преимущественным направлениям естественного перелета, маленькие стрелки представляют собой направления, выбранные птицами в планетарии: заштрихованная зона примерно указывает известную зону зимовок.

Затем они стали менять положение звезд на небосводе планетария, чтобы у славки создалось впечатление ее постепенного перемещения все дальше и дальше к югу. Птица продолжала придерживаться юго-восточного направления, пока не «достигла» 40° северной широты. Теперь она начала менять курс на юго-юго-восток и приблизительно на широте 15° «полетела» прямо на юг. Птица, никогда не покидавшая своей клетки, указала направление, необходимое для перелета из Фрейбурга к верховьям Нила!

Представить себе, каким образом птица определяет широту своего местоположения, по-видимому, нетрудно. Штурман для этого измеряет высоту над горизонтом или направление на какую-то определенную звезду, например Полярную. Вполне вероятно, что и птица определяет широту своего местоположения аналогичным образом.

А как же насчет долготы? Если широту умели определять по положению солнца или звезд над горизонтом еще древние греки, то хронометр, пригодный для определения долготы, появился только в 1761 году. Штурман находит свою долготу сравнением местного времени, определяемого, например, по восходу солнца, с показаниями хронометра, поставленного по гринвичскому времени.

У птицы есть точные внутренние часы, но эти часы в отличие от хронометра обычно показывают местное время, соответствующее пункту ее пребывания. Естествен вопрос, как же птица по звездам узнает долготу своего местоположения?

Чтобы выяснить это, Зауэры поворачивали созвездия вокруг Полярной звезды в соответствии с видом ночного неба на разных долготах, и следовательно, в разных временных поясах, и наблюдали направление полета, избираемое различными видами славок.

Результаты этих экспериментов резко отличались от тех четких данных, которые Зауэры получили, изменяя картины неба, соответствующие разным широтам. На изменения долготы птицы реагировали очень неуверенно, и их поведение трудно было объяснить. Поскольку правильное направление к дому определила всего одна славка, результаты Зауэров посчитали малоубедительными.

В 1965 году К. Гоффман, известный специалист по поведению птиц, писал: «Чтобы выяснить состояние проблемы и более четко понять роль внутренних часов, необходимо, по-видимому, провести более разносторонние эксперименты в условиях планетария, включая и эксперименты с птицами, внутренние часы которых были бы (искусственно) переведены. Насколько мне известно, такие эксперименты не проводились».

До тех пор, пока биологи не выяснят, могут ли птицы воспринимать географическую долготу своего местоположения (и если могут, то как они пользуются этим для определения направления полета), наше понимание этого вопроса будет оставаться на уровне 1960 года.