Влияние земного вращения на ориентацию в пространстве птиц

orientazija ptiz

И.Фефелов

Одна из самых любопытных и непонятных загадок, которые задает нам природа: как молодые птицы находят дорогу на зимовки, а взрослые точно возвращаются к месту рождения или гнездования? Здесь далеко не все известно, и нас ждет еще немало удивительных открытий. Но чтобы показать, что мы уже знаем и что по этому поводу сегодня думают ученые, мы помещаем здесь краткий перевод одной из самых современных статей об ориентации птиц.

Wiltschko R., Wiltschko W. The Orientation System of Birds. III. Migratory Orientation [Система ориентации птиц. III. Миграционная ориентация]. Journal fuer Ornithologie. 1999. Vol. 140. Iss. 3. Pp. 273-308.

Многие мигрирующие птицы демонстрируют филопатрию, то есть регулярно гнездятся и зимуют в одних и тех же местах. Маршруты, выбираемые мигрантами, зависят от географических и экологических условий между гнездовыми и зимовочными ареалами, часто приводя к непрямым путям пролета. Молодые птицы в свою первую миграцию стоят перед задачей достижения пока еще неизвестных, специфичных для популяции, мест зимовок с помощью внутренней, врожденной информации.

Крупномасштабные исследования миграций и эксперименты с пойманными птицами в клетках показали, что эта внутренняя информация задана как направление и дистанция, с расстоянием, управляемым в соответствии c эндогенной временной программой, которая определяет количество и временное распределение миграционной активности. Миграционная активность и направление – или, в случае косвенных маршрутов, последовательность направлений – являются генетически закрепленными, передаваемыми от одного поколения другому.

Птицы используют две системы, чтобы преобразовать внутреннюю информацию в фактический курс: земное вращение и магнитное поле Земли. Земное вращение показывает направление противоположное от центра, который определяется при наблюдениях дневного или ночного неба. Этим путем может быть сформирован звездный компас, который использует не только естественные, но также искусственные “звезды”, предполагая, что птицы могут наблюдать это вращение “звезд”. Однако если доступны только звезды, те мигранты, которые в норме предпочитают юго-западные курсы, демонстрируют тенденцию к полету на юг, очевидно, будучи неспособными трансформировать популяционно-специфичные компоненты их миграционного направления. Клеточные птицы, которые могут пользоваться лишь геомагнитными данными, напротив, хорошо ориентируются на специфичное для популяции направление миграции, кроме как в областях со значительным магнитным склонением; здесь магнитное поле обеспечивает только ось, и птицы также нуждаются в земном вращении для унимодальной ориентации. Поскольку магнитный компас птиц – компас наклонения, мигранты северного и южного полушария могут использовать одну и ту же миграционную программу, задающую осенью “направление к экватору”.

В течение предмиграционного периода системы ориентации взаимодействуют, чтобы определить миграционный курс. Если направления на север, обозначенные земным вращением и магнитным полюсом, расходятся, земное вращение оказывается доминирующим, приводящий к изменению магнитного курса компаса. Однако земное вращение не просто перекрывает магнитный курс. В природной ситуации земное вращение показывает только направление “противоположное от центра вращения”, в соответствии с географическим югом, который может быть заменен магнитным югом, если птицы не имеют никакого доступа к информации о вращении Земли.

Отклонения от южного направления, специфичные для популяций, выглядят закодированными только относительно магнитного поля и добавляются к исходному направлению, приводя к определенному курсу пролета популяции. Эти процессы прерываются, если небо вращается в обратном направлении [т. е. при опытах в планетарии либо при перевозке птиц из северного полушария в южное или обратно.- Прим. перев.]. Причины использования двух систем выбора направления могут состоять в том, что в более высоких широтах магнитное поле сильно изменено местными отклонениями, в то время как земное вращение устойчиво показывает географический юг. В то же самое время непосредственно воспринимаемое магнитное поле может лучше указывать угловые отклонения.

В течение миграции в отношениях между двумя системами ориентации становится доминирующим магнитное поле. В случае конфликта ориентация по вращению земли “перекалибровывается” в соответствии с магнитным севером. Причины для этого изменения прежде всего могут лежать в том, что земное вращение прекращает играть роль. Небо изменяется по мере движения птиц, и новые звезды включаются в систему ориентации с помощью земного магнетизма, который становится надежным источником информации о направлении в умеренных и более низких широтах,

Многие птицы изменяют направление в течение миграции. Их второй курс компаса закодирован относительно магнитного поля области. Преобразование соответствующей внутренней информации проявляется, чтобы ориентироваться в пути; возможная роль в этом земного вращения еще не была проанализирована.

У Lichenostomus chrysops и садовой славки Sylvia borin изменение направления может иметь место при контроле над одной лишь эндогенной временной программой; мухоловка-пеструшка Ficedula albicilla, напротив, требует магнитных условий в регионах, где в норме имеет место сдвиг [между магнитным и географическим меридианами.- Прим. перев.]. На магнитном экваторе птицы должны реверсировать свой курс относительно своего магнитного компаса от экваториального к полярному направлению, чтобы продолжать лететь на юг. Здесь область экватора с ее горизонтальными полевыми линиями служит в качестве “переключателя”. На экваторе, где магнитный компас становится бимодальным, птицы могут полагаться на земное вращение.

Внутренняя миграционная программа позволяет молодым птицам достигнуть общего ареала зимовок. Программа становится гибкой в конце миграции и позволяет птицам выбирать в этом районе подходящий участок, чтобы провести зиму. Он становится их зимним “домом”, к которому они впоследствии возвращаются. Для перемещения к области размножения и любых более поздним перемещений мигрирующие птицы могут использовать опыт, полученный в течение более ранних путешествий. Миграционная программа все еще обеспечивает их направленной информацией; однако навигационные процессы, основанные на специфичной для участка информации, доминируют над внутренними механизмами.

Многие молодые птицы предпринимают расширенные исследовательские полеты прежде, чем отлетают, и таким образом определяют “карту” их будущего района размножения. Как следствие, они возвращаются в обычный гнездовой район после отсутствия. От взрослых птиц можно ожидать выбора маршрута перемещения с помощью механизмов истинной навигации, чем они избегают неблагоприятных областей и повторно посещают хорошие кормовые участки, становясь в то же время менее чувствительными к ветровому дрейфу и подобным явлениям. Детали этих навигационных процессов не известны, поскольку они пока еще не подвергались экспериментальному анализу.

Доминирующая роль истинной навигации, которая заменяет внутреннюю программу, представляет собой параллель хомингу [возвращению птиц в родной район после перевозки их в другое место.- Прим. перев.], где птицы также полагаются на механизмы истинной навигации, как только они становятся доступными.