Нераскрытые тайны природы

Глава 11. Как происходит миграция птиц?

В определенные периоды года небольшие или, наоборот, огромные, застилающие небо стаи перелетных птиц неуклонно движутся постоянным путем к далекой цели — местам откорма или гнездования. На долгом пути птицы останавливаются для отдыха в одних и тех же местах, которые порой приобретают мировую известность, как, например, временные стоянки пернатых на побережьях залива Делавэр или Каспийского моря, где сотни тысяч особей одного вида устраиваются передохнуть на участке суши вдоль береговой линии длиной всего в несколько сотен метров. Весной, достигнув района гнездования, многочисленные стаи распадаются, каждая птица стремится найти себе партнера, свить гнездо и вывести птенцов. Нередко «супружеские» отношения устанавливаются надолго, и пара из года в год устраивает гнездо в одном и том же месте. Людям остается поражаться дальности птичьих путешествий и определенности их маршрутов через океаны и континенты.

Восхищение людей по поводу миграций птиц нашло отражение еще в древнеегипетских папирусах 2000 лет до н. э. Но хотя наблюдения за птицами имеют тысячелетнюю историю, попытки исследовать и объяснить их миграции начались не так уж давно. Одним из первых об этом писал греческий философ Аристотель в IV веке до н. э., но в его рассуждениях многое было неверным. Он правильно определил некоторых птиц как перелетных, но запутал все тем, что, по его мнению, в процессе перелета птицы меняют свой облик: скажем, дрозд становится горихвосткой, а затем принимает прежний вид. Эта идея «трансмутации» была общепринятой вплоть до XVI века (лишний пример того, что авторитету даже явные ошибки не портят репутации). Можно вообразить, как был бы смущен Аристотель, узнай он, что дрозды проводят лето на севере Европы, а зиму в Греции, тогда как горихвостки летом живут в Греции, а зимой в Африке южнее Сахары. По размерам и окрасу эти два вида довольно похожи, и немудрено, что Аристотель заблуждался, предполагая наличие у птиц трансмутации наподобие метаморфозу у насекомых, когда гусеница превращается в бабочку.

В XVI веке после великих географических открытий и освоения европейцами Америки ошибочность точки зрения Аристотеля стала очевидной. Но миграции птиц по-прежнему оставались загадочными. Исследователи были убеждены, что перелетные птицы преодолевали колоссальные расстояния, иногда путешествуя с одного континента на другой. Натуралисты в то время не могли объяснить, каким образом маленькие певчие птички весом всего несколько десятков граммов пересекают огромные пространства, которые человек только еще начал покорять. И возникла идея, что птицы вообще не мигрируют, а их исчезновение в данном месте в определенное время года объясняется тем, что они впадают в спячку. Казалось, что если к этому способны крупные животные вроде медведя, то маленькие птицы и подавно. Однако и сами авторы этой идеи не могли не видеть возражения: если птицы впадают в сезонную спячку, то где они спят и почему нет сведений об их «лежках»?

Зимняя спячка в мире пернатых существует, но крайне редка, например у американского белогорлого козодоя, живущего в пустынных областях Калифорнии. Некоторые птицы, в частности из семейства совиных, не мигрируют и не впадают в спячку. Так, неясыть и виргинский филин круглый год ведут активную жизнь в одном и том же месте. Самый маленький представитель совиных — кактусовый сыч (сыч-эльф; длина тела около 15 см), обитающий на юго-западе США, мигрирует в Мексику, поскольку питается не мелкими млекопитающими, а насекомыми, которых зимой нет.

Именно отсутствие корма, а не холодная погода сама по себе побуждает к миграции птиц — в отличие от людей, которые зимой стремятся на южные курорты ради тепла. Птицы ищут источники пищи и в этих поисках совершают путешествия, поражающие воображение даже в век авиации. Полярные крачки, например, гнездятся на широте полярного круга и мигрируют вдоль побережья Европы и Африки вплоть до Антарктики. Рисовый трупиал (боболинк) перелетает за 8000 с лишним километров из Канады на юг Бразилии, в Аргентину и Уругвай. Некоторые виды совершают перелеты на больших высотах: горные гуси поднимаются почти до 9000 м над уровнем моря, пересекая Гималаи. Известны феноменально протяженные беспосадочные перелеты: полосатые древесные славки осенью отправляются с побережья штата Массачусетс, летят над Атлантическим океаном 36 часов и, достигнув определенного района, где дуют ветры в сторону Вест-Индии, используют попутный ветер, который уносит их к побережью Южной Америки. В целом этот путь занимает 4 суток, но птицы ни разу не останавливаются на отдых.

Масштабы птичьих миграций стали проясняться в середине XIX века, когда среди богачей Европы и Америки вошло в моду коллекционирование экзотических птиц. Охотники отправлялись в экспедиции за редкими экземплярами, отстреливали птиц и делали чучела на продажу. Перья редкостных птиц использовались для украшения дамских шляп. Из-за варварского уничтожения численность многих видов крупных птиц катастрофически упала и возникала угроза их вымирания. С этим связаны и первые попытки природоохранных мероприятий. Движение в защиту птиц возглавило Одюбоновское общество, образованное в 1905 г. В 1907 г. президент США Теодор Рузвельт основал первый Национальный заповедник для птиц на острове Пеликан.

В XIX веке интерес к птицам был в основном потребительским. Но предпринимались и попытки научных исследований, среди которых в первую очередь следует назвать работы Джона Джеймса Одюбона, которые были опубликованы в 1827—1838 гг., в том числе грандиозная монография «Птицы Америки» (John James Audubon «Birds of America»). В рисунках этой книги, подробнейшем образом изображающих различные виды птиц в естественных местах обитания, соединились научная достоверность и чисто художественные достоинства самого высокого уровня. В 1858 г. Чарльз Дарвин опубликовал свой фундаментальный труд «Происхождение видов», в основу которого легли его наблюдения за птицами — галапагосскими вьюрками, которых он изучал во время пятилетнего плавания на корабле «Бигль». Во многом дарвиновская теория эволюции только углубила загадку миграции птиц. Если на изолированных территориях возникали новые виды, почему другим видам потребовались далекие путешествия за кормами?

^{Стая пеликанов летит на остров Пеликан на реке Индиан-Ривер, Дейтон-Бич, шт. Флорида. Этот остров — самое северное в США место гнездования пеликанов, которые зимуют в Венесуэле. В 1907 г. по приказу президента США Теодора Рузвельта остров Пеликан стал первым в Америке заповедником дикой природы (фото автора).}

Казалось, что чем больше известно о птицах, тем сильнее запутывается ситуация. Но не только и не столько колоссальная протяженность миграционных маршрутов ставила ученых в тупик. Еще более непонятными были пути миграций, совершенно разные у различных видов. Так, большинство континентальных птиц как будто избегают прокладывать путь через морские просторы, и это выглядит вполне резонно — в открытом море негде остановиться для отдыха и кормежки. Однако упомянутые выше полосатые древесные славки летят над океаном 4 суток без передышки. Еще загадочнее ведут себя краснозобые колибри. Эти крошечные птички, поглощающие относительно огромное количество пищи для восполнения энергии, которая затрачивается на необычайно быстрые движения крыльями, путешествуют из южной части США к полуострову Юкатан, преодолевая более 800 км над водным пространством Мексиканского залива. Таким птицам скорее всего следовало бы лететь в обход, над сушей.

Подобные загадки оставляют мало надежды на то, что тайна миграции птиц будет когда-либо раскрыта. В первой половине XX века здесь был достигнут известный прогресс: с помощью кольцевания удалось установить маршруты сезонных миграций некоторых видов птиц. Благодаря участию многочисленных добровольных энтузиастов, сообщавших о виденных ими птицах с кольцом или меткой, были составлены карты миграционных перемещений. И хотя механизм миграций по-прежнему оставался неясным, по крайней мере, прояснилось, куда и когда мигрируют птицы.

Оказалось, что большинство птиц не путешествует семьями. Как правило, самцы улетают с летних гнездовий раньше самок со слетками (иногда с разницей в несколько месяцев). Самцы краснозобых колибри отправляются в Мексику в конце июля, а самки с детенышами — только в конце октября. С другой стороны, некоторые лебеди, в том числе американский лебедь и лебедь-трубач, мигрируют семьями. В северной Америке они гнездятся в Канаде и на Аляске, а зимой кормятся на территории США. Такая «семейственность» объясняется тем, что лебеди достигают половой зрелости медленнее большинства видов пернатых, поэтому молодые особи дольше нуждаются в родительской опеке, особенно во время долгого путешествия.

Последнее соображение, в свою очередь, порождает более трудный вопрос: почему у одних видов имеется врожденное, по-видимому, знание миграционного маршрута, а у других молодым особям нужна помощь родителей? Напрашивается ответ, что разные виды пользуются различными системами ориентирования и навигации. Если это так, то вряд ли удастся разобраться в загадках птичьих миграций на основе какой-то одной теории. Каждый случай потребует своего объяснения, т. е. возможно множество различных способов навигации.

В начале 1970-х годов среди ученых преобладало мнение, что птицы используют различные системы ориентирования. Поскольку эксперименты в этой области очень сложны, исследования сосредоточились в основном на отдельных аспектах проблемы. В итоге появился ряд конкурирующих гипотез.

Общепризнано, что у птиц, как и у млекопитающих, ключевую роль играют циркадианные ритмы (околосуточные, от латинского circa — около и dies — день). В организме животного имеются своего рода часы, согласованные с 24-часовым обращением Земли вокруг Солнца. По-видимому, синхронизованность внутренних часов с суточным циклом у птиц еще более выражена, чем у млекопитающих. При резком изменении продолжительности светового дня птице понадобится 2—3 суток на адаптацию; в этот период приспособления организма к новым условиям ритм чередования сна и бодрствования и другие активности будут несколько «сбиты». Однако впоследствии внутренние часы вернутся к 24-часовому циклу независимо от внешних раздражителей.

Считается, что наличие точных внутренних часов играет важнейшую роль в процессах миграции. В ходе суточного вращения Земли долгота данного места на ее поверхности изменяется на 15° в час (15° х 24 ч = 360° за сутки). Ошибка в хронометрии привела бы к отклонению от нужного курса почти на 30 км за каждую минуту. Очевидно, одни только циркадианные ритмы не смогли бы обеспечить прилет птиц на одни и те же места гнездования каждый год после преодоления сотен и даже тысяч километров.

Несомненно, птицы используют для навигации свое острое зрение. Возможно, вам доводилось вздрагивать от неожиданности, когда где-нибудь за городом откуда ни возьмись прямо вам в ноги камнем падала голубая сойка и хватала полевку, которую вы даже не заметили. Птицы превосходно видят на большом расстоянии. Недаром существуют выражения «орлиное зрение» и «соколиный глаз». Специалисты полагают, что детальная точность зрительной информации о земной поверхности у птиц в полете превосходит возможности фотосъемки со спутников.

Конечно, далеко не все объясняется зрением. Не вызывает сомнения, что птицы используют зрение при поисках пищи и ориентировании на месте гнездования, но крайне мало свидетельств того, что зрительное восприятие наземных ориентиров имеет значение в дальних перелетах. Экспериментировать здесь затруднительно, но полученные данные, хотя и ограниченны, заставляют сомневаться в роли ориентирования по ландшафту. В самом деле, он может быстро и радикально меняться в результате землетрясений, наводнений, лесных пожаров или человеческой деятельности. Наземные ориентиры при перелетах на большие расстояния не могут быть ключевыми.

Возможно, навигация осуществляется по небесным ориентирам? Используют ли птицы информацию о положении солнца, звезд и планет? Судя по всему, птицы, как и люди, избегают смотреть на солнце в упор. Голуби в полете вместо этого следят за собственной тенью на поверхности земли. В 1968 г. известный орнитолог Джеффри Матьюз выдвинул предположение, что птицы пользуются своего рода солнечным компасом, а именно — оценивают угол падения солнечных лучей. Врожденные «математические способности» не редкость в животном мире. Примеры можно найти в деятельности пчел или бобров. Немалую популярность снискала также гипотеза Дж. Д. Петтигру, предположившего, что специфический вырост («гребень» глаза) у птиц служит для создания тени на задней поверхности глаза, и это используется для навигации.

Даже если бы эти гипотезы удалось доказать, множество вопросов осталось бы без ответа. Некоторые птицы во время миграции летят по ночам, а днем отдыхают, другие же машут крыльями день и ночь без остановки. Вероятно, ночные путешественники ориентируются по звездам. В 1940-х годах начались попытки экспериментально исследовать эту проблему. Например, в известной работе Стивена Эмлина новорожденных индиговых овсянковых кардиналов помещали в клетки в планетарии, где им демонстрировали различные варианты ночного неба. Результаты этих опытов свидетельствуют о том, что «звездный компас» у данного вида не был врожденным, а приобретался. В этом есть определенный смысл: положение звезд меняется со временем, и если бы звездный компас был фиксированным, его коррекция стала бы делом естественного отбора, что заняло бы тысячи лет эволюции.

Наиболее результативными оказались эксперименты по изучению способности птиц ориентироваться по магнитному полю Земли. Фундаментальное исследование в этой области провели немецкие ученые в 1970-х годах во Франкфурте. Многие другие работы так или иначе базировались на их данных. В совокупности полученные результаты убедительно свидетельствуют о том, что птицы воспринимают магнитное поле. Так, например, у голубей в голове обнаружены магниточувствительные структуры: между черепом и мозгом расположено небольшое образование, содержащее магнетит — магнитный материал биологического происхождения. Это образование обнаружено пока лишь у нескольких видов, тем не менее можно говорить о наличии у птиц «шестого чувства».

Итак, теоретически можно дать ряд объяснений давним загадкам миграции пернатых: циркадианные ритмы, острое зрение, ориентирование по солнцу и звездам, магниторецепция. Проблема в том, что роль этих систем навигации весьма различна у разных видов. Собственно, почти любая биологическая характеристика — от особенности гнездования до характера питания — видоспецифична, стало быть, и механизмы навигации разнятся от вида к виду. Птицам, мигрирующим на несколько сотен километров, не нужны навигационные системы, обеспечивающие ориентацию тем видам, которые путешествуют за тысячи километров. Например, в Антарктике пингвины тоже мигрируют — почти на 500 км, но пешком! Этим птицам не нужны ни острое зрение, ни магниторецепция.

Шестьдесят лет назад ученые не надеялись понять, каким образом достигается высочайшая точность, с которой птицы после тысячекилометрового путешествия находят свои прежние места гнездования. Но с тех пор здесь многое прояснилось, и появились правдоподобные гипотезы. Правда, любая научная статья на эту тему изобилует сослагательным наклонением и выражениями предположительного характера. На сегодняшний день немало известно о навигационных возможностях птиц, но нерешенных проблем больше, чем решенных. Вспомните крохотных певчих птичек, прилетающих вить гнезда на яблоне за вашим окном: скорее всего, это та же пара, которая год назад улетела отсюда в Африку, а теперь вернулась обратно.

Как им это удается? Может быть, это тот случай, когда лучше не выяснять, а просто смиренно восхищаться чудесами природы.

1. Mead, Chris. Bird Migration. New York: Knopf, 1985. Широкий обзор различных аспектов поведения птиц, включая миграции. Проиллюстрирован более чем 600 великолепными цветными фотографиями птиц в их естественной среде обитания.

2. Elphick, Jonathan, Ed. The Atlas of Bird Migration. New York: Random House, 1995. В книге представлены карты с маршрутами миграций, снабженные подробной информацией. Главным консультантом этого обзора выступил Крис Мид (автор предыдущей книги).

3. Wade, Nicholas, Ed. The Science Times Book of Birds. New York: Lyons Press, 1997. Сборник материалов, публиковавшихся в «Science Times», еженедельном приложении к газете «New York Times». В него включены 60 статей, в которых обсуждаются различные вопросы биологии птиц, включая природоохранные проблемы; пять из них посвящены проблеме миграций.

4. Martin, Brian P. World Birds. Enfield, England: Guinness Books, 1987. Книга содержит большой объем научной информации, но в то же время предназначена и для неспециалистов. В ней представлен, например, перечень «чемпионов» (кто летает выше всех, кто плавает быстрее всех, у кого самый длинный нос и т. д.).

5. Weidensaul, Scott. Living on the Wind: Across the Hemisphere with Migratory Birds. New York: North Point Press / Farrar, Straus and Giroux, 1999. Автор преодолел более 100 тыс. км за 6 лет, в течение которых собирал материал для этой книги. Научная точность сочетается с легкостью стиля, демонстрируя образец нового жанра.

6*. Каррилиндал К. Птицы над сушей и морем. Глобальный обзор миграции птиц. — М.: Мысль, 1984.

7*. Соколов Л. В. Филопатрия и дисперсия птиц. — Л.: Тр. Зоологического института, 1991.