До сих пор не раскрыта одна из интереснейших загадок, стоящих перед наукой,- загадка сезонных перелетов птиц, их необыкновенной способности безошибочно определять нужный курс.

Что служит птицам навигационным прибором?

Что настраивает этот прибор на заданный маршрут — Солнце, звезды, магнитные силы Земли или же что-то иное?

Одна за другой появляются на этот счет гипотезы, которые проверяются во многих лабораториях мира.

О проверке одной из таких гипотез и рассказывает публикуемый ниже материал.

Одна из самых привлекательных, но и трудных загадок живой природы — навигационные способности птиц. Как ориентируются в пространстве перелетные птицы или, например, почтовые голуби, издавна служившие человеку? Как находят они цель полета?

Более двадцати лет назад было высказано предположение, что голубь обладает особой памятью, регистрирующей две характеристики места, где он родился или же долгое время жил: величину кориолисова ускорения и напряженность магнитного поля Земли.

Напомним, что кориолисово ускорение возникает, например, тогда, когда одно тело движется поступательно по другому, имеющему вращательное движение. В частности, это ускорение заставляет речные потоки размывать правые берега русел в северном полушарии и левые — в южном.

Гипотеза говорила, что, когда птицу увозят на какое-то расстояние от дома, а затем выпускают, она летит в том направлении, где изменения величины полей — кориолисова ускорения и магнитного — происходят в сторону тех значений, к которым она привычна. То есть она летит к месту, откуда ее увезли и куда она должна вернуться.

Это предположение получало вроде бы убедительное подтверждение. Если на карте изобразить линии кориолисова и магнитного полей, то образуется сетка из скрещивающихся под углом линий. При этом окажется, что у каждой точки в северном полушарии есть «двойник» в южном — точка, где магнитное поле и кориолисово ускорение по величине имеют то же значение.

Провели такой опыт: голубя, выросшего в северном полушарии, привезли в южное и выпустили не очень далеко от точки, «симметричной» точке его месторождения. И голубь прилетел в эту точку без каких-либо колебаний, словно он летел домой по известному маршруту.

Однако как ни стремились исследователи обнаружить в организме птицы механизм, способный определять величину кориолисова ускорения, его найти не удалось.

Эксперименты выявляют новые способности птиц

Недавно подведен итог новых экспериментов, которые, кажется, приближают разгадку способностей пернатых штурманов.

После того как разрушилась гипотеза двух полей, ученые обратились к самым тонким и хитроумным методам исследования, лишь бы заставить природу заговорить.

Голубей отправляли к месту старта, например, во вращающихся барабанах или запутанными окружными дорогами.

Хирургическим путем нарушалось нормальное действие органа равновесия.

Птицам подвешивали постоянные магниты или витки проволоки, в которых магнитное поле Земли возбуждало при полете электродвижущую силу, — так изучалось взаимодействие птицы и магнитного поля планеты. Птицам завязывали глаза. Однако никакие уловки не помогли ученым запутать птиц. Они неизменно прилетали в нужное место, и самым коротким путем.

Высокая надежность ориентации (опыты, о которых мы только что говорили, безусловно, это доказывают) привела ученых к выводу, что голубь вооружен несколькими, по меньшей мере двумя системами пространственной ориентации, основанной на разных природных явлениях.

Продвинутьсявперед удалось исследователям из Корнельского университета, поставившим новую серию опытов.

В первой группе опытов голубей помещали в герметически плотной металлической камере, при этом у птиц, соединенных с приборами, можно было регистрировать частоту ударов сердца. Время от времени в камере слегка изменялось давление воздуха и одновременно голуби получали легкий удар электрическим током. Так у птиц вырабатывался условный рефлекс.

Во второй половине опыта изменялось только давление воздуха. И, тем не менее, частота ударов сердца у птиц возрастала, хотя они не получали пугающего удара током. Так удалось установить, что голуби чувствительны к очень незначительным изменениям атмосферного давления.

Сходные по методике опыты, также начинавшиеся выработкой условного рефлекса, должны были выявить, чувствительны ли эти птицы к магнитному полю Земли. И опыты доказали, что голуби улавливают даже очень слабые электромагнитные колебания. По оценкам исследователей, птицы способны реагировать на изменения в одну пятисотую и даже тысячную долю нормального магнитного поля Земли.

При взрывах на Солнце, которые отзываются у нас магнитными бурями, голуби при полете домой слегка отклоняются от обычного, наиболее выгодного пути.

Аналогичным образом, используя частоту пульса как внешний показатель реакций организма птицы, ученые доказали, что голуби так же, как и пчелы, могут отличать поляризованный свет от обыкновенного. Это означает, что достаточно голубю увидеть на небе лишь единственное пятнышко чистого, не затянутого тучами небосвода, чтобы он мог определить положение Солнца.

Некоторые исследователи уже давно предполагали, что этих способностей птицам достаточно для решения всех своих навигационных задач. Однако тонкими экспериментами было доказано, что голубь, зная положение Солнца и пользуясь своими «внутренними часами», может определить лишь север и юг, а не направление к родной голубятне.

Это подтверждают и опыты с голубями, которым «переставили» их биологические часы: благодаря искусственному освещению и затемнению у них перевернули представление о дне и ночи. Такие дезориентированные во времени птицы, отправившись в полет, совершали ошибку в выборе направления, как раз пропорциональную заложенной в их сознание временной ошибке.

Системы ориентации птиц

Однако недавно в лаборатории Корнельского университета обнаружили, что, когда небо сплошь затянуто облаками и голубь нигде не может увидеть прямого солнечного луча, а его внутренние часы «переставлены», птица, тем не менее, совершенно правильно находит дорогу домой, словно бы и не было этих двух помех, исключающих навигацию по Солнцу.

Оставалось согласиться с тем, что у птицы есть еще вторая, совершенно независимая от Солнца система ориентации. Для поисков второй системы решено было полностью исключить Солнце из опытов.

На голубятне Корнельского университета две стаи были приучены к полетам во время моросящих дождей, при плотной низкой облачности. Подозрение снова пало на магнитное поле.

Голубям одной стаи прикрепили на крылья маленькие постоянные магниты. Птицы из другой стаи получили такие же по весу грузики, однако, из немагнитного материала. Вторая стая всегда дружно возвращалась домой, чего нельзя сказать о голубях, которым подвешенные магниты мешали правильно воспринимать магнитное поле Земли.

Ученые пришли к выводу, что, когда есть хоть клочок чистого неба, голуби предпочитают пользоваться солнечной ориентацией. Если нет на небе светила — они ищут направление с помощью магнитной системы навигации.

Многие исследователи становятся, однако, в тупик: где же находятся в теле голубя органы, воспринимающие природное магнитное поле?

На этот счет недавно появилось весьма любопытное предположение. Не следует ли считать таким органом кровеносную систему птицы?

В самом деле: кровь представляет собой электролит (раствор хлористого натрия и других солей), в котором к тому же взвешены ферромагнитные частицы (красные кровяные тельца, содержащие железо).

В целом вся система артерий и вен птицы представляет собой токопроводящий контур, в котором при движении птицы в магнитном поле непременно должна возникнуть электродвижущая сила. Величина этой ЭДС, в частности, будет зависеть от того, под каким углом контур пересекает линии поля, то есть в каком направлении летит птица.

Магнитное поле земли и человек

Здесь нужны еще точные опыты и измерения. Но ведь факт, что даже огрубелые, не столь чувствительные к природным явлениям человеческие организмы реагируют на изменения магнитного поля Земли, особенно в период взрывов на Солнце.

Сильней всего они сказываются на людях с больной кровеносной системой. Не случайно лечебные учреждения, где есть такие больные, получают от астрономов, ведущих службу Солнца, предупреждения о приближении магнитной бури.

В последнее время ученые обнаруживают, что на человека — и не только больного — влияют и более мягкие факторы, связанные с магнитным полем Земли,- а не только бури.

Итак, у голубя, по меньшей мере, две системы ориентации. Однако, как мы видим, нерешенных загадок, которые задают крылатые штурманы исследователям, осталось еще достаточно много.

При изложении методов изучения перелетов птиц по­дробно разбирались общие вопросы этой проблемы, теоре­тические возможности ее решения и опыты в этом направ­лении. Мы будем неоднократно ссылаться на них, когда пе­рейдем к более близкому рассмотрению путей, которые привели к этим общим соображениям, и познакомимся не­посредственно с проведенными в этом направлении экспе­риментами.

Начнем с ранее широко распространенного мнения о том, что молодым птицам перелетные пути показывают старые птицы. Это относится к тем видам, которые мигри­руют семьями или еще более крупными сообществами, глав­ным образом ко многим крупным птицам, например ле­бедям, аистам, журавлям и гусям. У последних молодые птицы настолько нуждаются в «руководстве» старых птиц, что не решаются отлетать без них. Ряд опытов, поставлен­ных Тинеманом в 1926-1931 гг. и Шюцем в 1933 г., ука­зывает на то, что молодые аисты сами могут найти пра­вильное направление к местам зимовок. Выпущенные на волю после отлета старых птиц молодые аисты летели в основном правильно: из б. Восточной Пруссии на юго-во­сток. Правда, отклонения от нормального пролетного пути встречались при этом чаще, чем у других окольцованных аистов. Таким образом, руководство над молодыми пти­цами со стороны старых в данном случае, по-видимому, имеет значение лишь дополнительного фактора, уменьша­ющего опасность сбиться с дороги и гарантирующего со­блюдение строго ограниченных пролетных путей. Он опре­деляет так называемую тонкую ориентацию, в то время как знание направления перелета и общего «правильного» поведения во время перелета (грубая ориентация), ве­роятно, закреплено наследственностью.

Опыты с аистами были продолжены Шюцем на орни­тологической станции Росситтен в 1934 г. с целью провер­ки, постоянно ли «знание» птицами направления перелета и в тех случаях, когда различные популяции ведут себя не­одинаково, или оно изменяется в соответствии с условиями внешней среды. Как указывалось выше, все без исключе­ния восточногерманские аисты улетают в юго-восточном направлении, а западногерманские - в юго-западном. Учитывая это, молодых аистов из б. Восточной Пруссии пе­ревезли в Рейнскую область, где их вырастили и выпусти­ли на волю, когда старые птицы уже отлетели. Большая часть молодых аистов придерживалась юго-восточного на­правления (меньшая часть отклонилась на юго-запад) и, перелетев через Альпы, достигла долины р. По. По-видимому, наследственно закрепленное направление переле­та сохраняется и в измененной обстановке, а влияние на­следственности оказывается сильнее влияния ландшафта, если о таковом вообще можно говорить.

В том же 1933/34 г. и позже орнитологическая стан­ция Росситтен перевезла молодых аистов из б. Восточной Пруссии, где они многочисленны, в Центральную и Запад­ную Германию; там их содержали в условиях, по возмож­ности близких к естественным. Это мероприятие проводи­лось для решения следующих вопросов: возможности ак­климатизации аистов, выяснения направления, в котором произойдет отлет, и для проверки «приверженности» птиц к гнездовой территории. При этом были получены резуль­таты, противоречащие данным изложенного выше опыта с аистами. Большинство выращенных в Центральной и За­падной Германии аистов было обнаружено на пролете в юго-западном направлении - во Франции. Можно пред­положить, что, следуя примеру выросших на свободе аистов, они при отлете направились по этому не свойствен­ному для них пути «против воли». Факты возврата этих аистов на родину (Южная Франция) и гнездования на западе (только в одном случае) говорят в пользу пере­селения этих птиц на запад.

Подобный же результат дала попытка выращивания в Финляндии молодых крякв из Англии. Яйца этих птиц вы­сиживались в Финляндии. Вылупившиеся особи акклима­тизировались, полностью восприняли поведение финских крякв, совершали длительные миграции и большей частью возвращались следующей весной на свою но­вую родину.

То же произошло и с сизыми чайками, когда их яйца были привезены из Хиддензе в Росситтен и Силезию. Их высиживали в колониях обыкновенные чайки, которые также вскармливали птенцов. Впоследствии часть этих переселенных птиц вернулась на новую родину и даже гнездилась там.

Таким образом, отношение птиц к перелету далеко не неизменно, и они могут быстро акклиматизироваться в не­известных для них местностях. К этому выводу мы пришли и при ознакомлении с опытами по перевозке европейских птиц за океан. Приспособление к новым условиям суще­ствования может привести даже к неожиданному увеличе­нию численности, расселению и вытеснению местных ви­дов, как это отмечено у скворца в США и домового во­робья во многих частях света.

Противоречащие результаты, полученные при описанных выше опытах с аистами, могут быть объяснены тем, что ни юго-восточное, ни юго-западное направления, оче­видно, наследственно у них не закреплены. Миграции мо­лодых аистов в общем направлены к югу, и лишь в ре­зультате влияния рельефа земной поверхности, экологиче­ских условий и следования молодых птиц за старыми они в дальнейшем летят на восток или на запад (Путциг, 1939).

При описании опытов с переселением аистов мы гово­рили о возможном источнике ошибок, связанных с тем, что чуждые данной местности птицы как бы увлекаются про­летающими стаями местных представителей данного вида. Это затруднение, которое едва ли можно устра­нить, не позволило получить точные результаты и в опыте с переселением птиц, проведенном орнитологиче­ской станцией Рооситтен. В этом опыте 3000 скворцов из Прибалтики были перевезены в Силезию и Саксонию. Большая часть этих птиц, очевидно, под влиянием силезских и саксонских скворцов отлетела на юго-запад, в то время как прибалтийские скворцы обычно мигри­руют преимущественно в западном направлении. Одна­ко они перелетели за северные границы зимовок силезских и саксонских скворцов и достигли своей прежней области распространения (Кретциг и Шюц, 1936).

Объяснение ориентации как результата традиции (следование молодых особей за старыми птицами или совместный перелет стаями) невозможно для птиц, у которых различные по возрасту и полу особи мигрируют отдельными группами, а также для многочисленных ви­дов, совершающих перелеты поодиночке и ночью. Моло­дая кукушка, которую воспитывали приемные родители, принадлежащие к другому виду, совершает перелет одна и тем не менее находит правильное направление к месту зимовки. Жуланы достигают места зимовок также само­стоятельно очень сложными и часто окольными путя­ми. Не менее удивителен перелет молодых новозеланд­ских кукушек Chalcites lucidus , которые значительно позже старых птиц направляются к своим зимовкам на Соломоновых островах и островах Бисмарка, пролетая при этом над восточноавстралийским побережьем, т. е. ле­тят сначала в северо-западном, а затем в северо-восточ­ном направлении. Известно, что некоторые виды (например, пеночки, гренландская каменка, галстушник) осенью отлетают в направлении тех мест, откуда они когда-то вселились в современную гнездовую область. (Об этом уже упоминалось при анализе направлений пе­релетов.) Как находит нужное направление подавляю­щее большинство перелетных птиц - мы не знаем и по­этому вынуждены пользоваться такими абстрактными понятиями, как «чувство направления» и «восприятие географического положения», о которых речь шла выше.

Для исследования этих загадочных для человека способностей птиц пытались использовать данные опы­тов с почтовыми голубями. Как известно, эти птицы на­ходят обратный путь к своей голубятне даже из очень отдаленных местностей. Способность этих птиц находить обратный путь можно развить при помощи дрессировки и тренировки, учебных полетов и тщательного отбора. Возвращение голубей с небольших расстояний можно очень просто объяснить зрительной ориентацией. Но не так легко понять, как голуби находят обратный путь с больших расстояний, превышающих иногда несколько сот километров; это трудно объяснить даже огромной зрительной памятью почтового голубя. Поэтому голубе­воды приписывали птицам особое «чувство ориентации», позволяющее им найти голубятню. В качестве раздра­жителей, воздействующих на это чувство ориентации, они называли самые различные факторы - влияние магнитного поля Земли, электрические волны, космиче­ские лучи, метеорологические условия - или же пред­полагали наличие врожденного чувства направления. Однако все эти доводы были опровергнуты точной про­веркой при помощи физических или биологических ме­тодов исследования (насколько подобная проверка вооб­ще была возможна).

Прошло довольно много времени, прежде чем О. и К. Хейнротам (1941) удалось точно доказать, что спо­собность голубей находить дорогу домой основана ис­ключительно на зрении. С присущей им смелостью в полете птицы долго кружатся над незнакомой местно­стью и ищут до тех пор, пока вновь не попадут в такие места, над которыми они когда-то пролетали. Хорошая память облегчает им ориентацию. Это накопление и запечатление «зрительных восприятий в памяти», сохра­няющиеся в течение очень длительных промежутков времени, определяют поразительные способности голу­бей находить правильный обратный путь.

Таким образом, отпадает предположение о существо­вании врожденного или развившегося в результате об­учения особого чувства направления. Подводя итог сво­им исследованиям, О. и К.Хейнроты отмечают, что осно­ва поведения перелетных птиц совершенно отлична от этого чувства направления у почтовых голубей. До них это различие никогда так ясно не формулировалось. Поэтому его следует особенно подчеркнуть теперь, когда мы переходим к сравнению сведений, полученных при изучении поведения голубей, с соответствующими данны­ми о перелетных птицах (Согласно неопубликованным сообщениям, Крамер получил недавно экспериментальные данные, противоречащие результатам О. и К. Хейнротов и доказывающие возможность развития у поч­товых голубей чувства направления в результате обучения).

Уже давно известно, что поведение птиц в период размножения подобно поведению почтовых голубей, т. е. после насильственного удаления с гнезда они всегда вновь возвращаются к нему даже с большого расстоя­ния. Это свойство впервые использовал Лоос для провер­ки способности птиц к ориентации. В дальнейшем его примеру последовали многие другие орнитологи. Лоос экспериментировал с ласточками и скворцами, Уотсон и Лешли (1915) - с американскими крачками, которые были переброшены на 800-1200 км от своих гнездовий в Мексиканском заливе и, тем не менее, несколько дней спустя вновь возвратились к ним. Подобные результаты были получены Дирксеном (1932) для полярных и пестроносых крачек из района Халлиг Нордероог (из груп­пы Северофризских островов). В это же время братья Штиммельмайр установили, что варакушки и горихвостки-лысушки, увезенные на несколько сот километров от гнез­довых участков, возвращались через 2-3 недели. Вскоре после этогоВодзицкий и Войтусяк (1934) предприняли подобные опыты с деревенскими и городскими ласточ­ками. Одновременно Рюппель приступил к постановке многочисленных опытов, продолжавшихся несколько лет. Существенно новым в этих опытах было большое число подопытных птиц (преимущественно ласточки и скворцы, но также и вертишейки, жуланы, тетеревятни­ки, обыкновенные чайки, серые вороны и лысухи) и за­воз их в самые различные места, в том числе и в направлениях, противоположных нормальному направле­нию перелета данного вида (например, в опытах с жула­нами, которых завозили на север, запад и юго-запад вместо юго-востока). Кроме того, эти опыты производи­лись с птицами, перелет которых в норме происходит ночью; были учтены и другие специальные проблемы, на которых мы остановимся особо. В результате в боль­шинстве случаев было установлено, что птицы находят обратный путь к гнезду; правда, это выражалось в раз­личной степени, но вместе с тем не зависело от каких-либо поддающихся учету внешних факторов, например погоды, времени суток, длительности перевозок или средств транспорта; необходимым условием являлось лишь достаточно хорошее физическое состояние птицы. Из других недавно проведенных опытов по перевозке птиц назовем следующие: опыты Лэка и Локли (1938) и Гриффина (1940) с морскими птицами, из которых один буревестник (Puffinus puffinus ) за 14 дней возвра­тился из Венеции к гнезду, находящемуся в юго-западной Англии. Эта птица, следуя вдоль берегов, покрыла, оче­видно, 6000 км . Из числа Oceanodroma leucorrhoa , гнез­дящихся в Новой Шотландии и выпущенных над откры­тым морем в сотнях километров от суши, обратную до­рогу нашли 75%. Водзицкий, Пухальский и Лихе (1939) перевозили аистов на самолете из Львова в Палестину, находящуюся на пути пролета этого вида. Даже с рас­стояния, составляющего приблизительно 1/4 часть пути их миграции на зимовку, куда они все равно должны были бы лететь через 1-2 месяца, аисты вернулись за 12 дней обратно к гнездам. Шифферли (1942) отметил возвращение в трехдневный срок белобрюхих стрижей, перевезенных из Швейцарии в Лиссабон (1620км ). На­конец, следовало бы упомянуть опыт Гриффина (1943) по изучению ориентации у серебристых чаек и обыкно­венных крачек, хотя его данные о возвращении много­численных перевезенных птиц с большого расстояния (1200 км ) из неизвестных им местностей не представля­ют чего-то принципиально нового.

Мейзе считал основой ориентации прилетающих в гнездовую область перелетных птиц так называемые ки­нестетические ощущения. Согласно его представлениям, в памяти птиц должно фиксироваться направление поле­та, а может быть, даже и все их движения во время осеннего перелета. В таком случае весной птицам при­шлось бы только повторить все движения в обратном направлении, и, таким образом, летя как бы вдоль неви­димой нити, они достигли бы родины. Исходя из этого предположения, можно было бы легко объяснить нахож­дение обратной дороги подопытными птицами даже в тех случаях, когда они были завезены в местность, путь которой противоположен направлению их перелета.

Чтобы исключить возможность всяких возражений, Рюппель при перевозке непрерывно вращал подопытных скворцов, а Клюйвер наркотизировал их, прежде чем отправить в дорогу. Результат был в обоих случаях один и тот же: птицы находили обратный путь так же хоро­шо, как и контрольные. Гриффита (1940) также вращал в дороге некоторых из перевозимых птиц, а других по­мещал на короткое время в сильное магнитное поле. Эти птицы, несмотря на такое воздействие, возвращались на­зад так же уверенно и быстро, как и контрольные.

Мы слишком бы отвлеклись, если бы стали подробно описывать все опыты по перемещению насиживающих птиц. Поэтому мы ограничимся приведенными примера­ми и вытекающими из них выводами. Следует отметить общий для всех видов факт, что во многих случаях пти­цы во время гнездования вновь находят обратную доро­гу к гнездовому участку, даже когда их перевозят в не­известные местности, лежащие вне области их переле­тов. При этом исключается возможность зрительной ориентации, так же как и кинестетического управления полетом.

Так как эти опыты ограничивались периодом гнездования, то невольно возникает предположение, что спо­собность птиц к возвращению находится в тесной связи с инстинктом размножения. Для проверки этого вопро­са Дрост (1938) перевозил многочисленных ястребов-пе­репелятников, пойманных во время осеннего пролета из Скандинавии на острове Гельголанд, в Силезию и уста­новил, что старые птицы направились по «правильному пути» на свои зимовки, т. е. отклонились сильно на за­пад, пока не достигли обычного района пролетов. Молодые перепелятники полетели в обычномнаправле­нии и попали на новые места зимовок, к которым в по­следующие годы приспособились и некоторые старые пе­репелятники. Аналогичные результаты дал знаменитый опыт Рюппеля (1942), в котором 900 серых ворон были перевезены из Росситтена в Фленсбург. И в этом случае произошло переселение птиц в новую гнездовую область, так как после перевозки они придерживались обычного направления перелета (рис. 40).

Чтобы исключить возражения о том, что способность находить обратный путь свойственна только перелетным птицам, Рюппель (1937, 1940) перевез тетеревятников на большое расстояние (600 км ), после чего птицы вер­нулись если и не в самую гнездовую область, то при­мерно в ту же местность. Когда же этих птиц удаляли на небольшие расстояния (до 200 км ), они, как прави­ло, возвращались. Гете (1937) установил, что серебри­стые чайки (которые, будучи кочующими птицами, не улетают в каком-либо определенном направлении от гнездовья) в подавляющем числе случаев находят обрат­ный путь к месту гнездования. Хильпрехт (1935) пере­возил зимой на значительные расстояния многочислен­ных черных дроздов, зябликов, зеленушек, коноплянок и больших синиц из района Магдебурга, где эти виды яв­ляются большей частью оседлыми, и также очень часто наблюдал их возвращение к прежнему месту обитания. В опытах Крейца (1942) перевезенные зеленушки воз­вращались зимой даже с расстояния более 790 км . В 1939 г. Рюппель и Шифферли производили различные испытания с обыкновенными чайками и лысухами, ко­торых они перевозили с их берлинских или, соответ­ственно, швейцарских мест зимовок, после чего птицы вновь к ним возвращались (рис. 41).

Эти данные говорят о том, что способность птиц на­ходить обратный путь не зависит от периода размноже­ния и что зимой их приверженность к местообитанию так же сильна, как и летом. Связана ли эта «верность» с особенностями биологии питания, как склонны считать Рюппель и Шифферли, или же в основе ее лежат более общие причины - неизвестно. Примечательно, однако, что перевозка птиц в период перелетов может привести к смене одной гнездовой территории на другую, так же как одного места зимовки на другое. Это относится прежде всего к молодым птицам, которые в данном слу­чае ведут себя несколько иначе, чем старые. К такому же выводу пришли Рюппель и Шейн (1941) в опытах с молодыми выращенными в неволе скворцами, которые в отличие от птиц, в течение года содержавшихся в клетке, не возвращались на «родину» после перевозки на большие расстояния. Таким образом, можно сделать вывод, что у молодых птиц способность находить обрат­ную дорогу еще не выражена в такой степени, как у старых, и что для ее развития требуется известная сноровка или опыт при перелете, которые невозможно приобрести ни в течение первого года жизни, ни в неволе.

В этой связи приведем некоторые данные относитель­но общей верности птиц родной местности. Кольцевани­ем удалось доказать, что подавляющее большинство пе­релетных птиц возвращается к месту своего рождения. Многочисленные виды птиц занимают даже то же самое гнездо, что и в предыдущем году, или хотя бы то место, где оно находилось. Так поступает, во всяком случае, один из партнеров прежней насиживавшей пары, к ко­торому затем часто вновь присоединяется и второй партнер. В общем можно сказать, что приблизительно в 80% случаев верность родине является правилом, осо­бенно у старых птиц. Молодые птицы чаще расселяются в более широких пределах гнездового ареала и нередко впоследствии вновь сближаются. У форм, живущих ко­лониями, привязанность к месту рождения резко выра­жена уже на первом году жизни. Эти особенности в пове­дении молодых и старых птиц вполне соответствуют тем различиям, которые выявились в опытах по нахождению птицами обратного пути.

Наблюдающаяся в норме привязанность к местности не исключает, однако, возможности «добровольного» пе­реселения в очень отдаленные районы. В таких случаях мы говорим об «абмиграции» («Auswanderung»), кото­рая чаще всего наблюдается у уток. Причина кроется в свойственном этим птицам раннем образовании пар, происходящем еще во время осеннего перелета или на зимовке. Весной одна из птиц следует за своим партне­ром (самец может последовать за самкой, и наоборот) на его родину. При этом возможны переселения из Англии в Германию, Финляндию или СССР и из Ислан­дии в СССР.

Понятие постоянства местообитания включает и при­верженность птиц к одному и тому же месту зимовки. Это удалось установить для многих видов птиц при помощи метода кольцевания. Подобная «верность» может выра­зиться и в том, что одни и те же птицы в течение ряда лет гнездятся не только в одной и той же местности, но даже в одних и тех же определенных местах (водные птицы - у прудов, чайки - в руслах рек, мелкие певчие птицы - у мест кормления и в садах и даже у опреде­ленных окон с кормушками). Сюда же относится и отыскивание птицами одних и тех же мест отдыха, сбор­ных пунктов и т. д.

Вернемся к обсуждению способности птиц находить обратный путь. Опыты с перевозкой птиц дали ясные ре­зультаты только у старых особей, которые в это время высиживали, готовились к высиживанию или уже выве­ли птенцов. Молодые птицы, очевидно, не смогли разо­браться в изменившихся условиях, поэтому их способ­ность к ориентации кажется менее развитой. Отсюда вытекает возможность развития этой способности, хотя мы и не знаем, чем она определяется.

Поэтому попревшему остается загадочным, как птицы впервые находят свои зимовки и обратный путь на ро­дину. Не ясно также, чем руководствуются старые птицы при своих повторных миграциях из гнездовой области и обратно, особенно когда их перевозят в совершенно чуждые им местности в направлении, противоположном нормальному направлению их перелета. При этом не­вольно возникает предположение о существовании «чув­ства географического положения» («Gefuhl fur die geographische Lage»), своего рода компаса, который может быть установлен на определенные направления. Примечательно, что пролетающие птицы сохраняют прежнее направление перелета даже после их перемещения на большие рас­стояния на несколько градусов широты и долготы.

Таким образом, предварительные результаты много­численных экспериментов с перевозкой птиц сводятся к тому, что при отсутствии опыта перелетная птица летит сначала бесцельно, придерживаясь лишь определенного направления, которое свойственно всему виду или всей популяции и всегда передается по наследству. Крамер (1949) поставил опыты с выращенными в неволе жула­нами и черноголовыми славками, перелеты которых про­исходят ночью, и установил, что эти птицы придержи­ваются определенного направления перелета и при отсутствии зрительной ориентации. Правда, направление, избранное указанными особями, не вполне соответство­вало направлению перелетов их видов.

Как уже упоминалось выше и повторно отмечалось при разборе вопроса об ориентации почтовых голубей, для объяснения этой удивительной способности птиц вы­двигали самые разнообразные теории, которые подкупа­ли своей простотой, хотя и не отличались убедительно­стью. На первый взгляд, многие факты как будто под­тверждали их, но ни одна из этих теорий не выдержала более тщательной проверки. Кое-что в них, возможно, правильно, многое, повидимому, заслуживает дальней­шего изучения, но сделанные выводы поспешны и оши­бочны. Мы не беремся здесь оценивать эти теории, а лишь кратко излагаем важнейшие из них.

В связи с опытами по перевозке птиц братья Штиммельмайр установили, что на перелеты птиц, их время и направление влияет изменение положения солнца при перемещении с севера на юг. Это влияние осуществляет­ся будто бы через электрические и магнетические явле­ния в атмосфере. Именно поэтому летом птицы чувству­ют себя хорошо только в гнездовой области, а зимой - только на зимовках, а при насильственном перемещении всегда стремятся возвратиться в условия соответствующе­го положения солнца. Если в период перелета содержать птиц в железных или медных клетках,исключая якобы тем самым действие электрических и магнетических сил, то птицы не проявляют типичного беспокойства, или пе­релетного поведения. Предполагалось, что органом вос­приятия направляющих излучений служит оперение. Однако во многих случаях предположения братьев Штиммельмайр не соответствовали фактам. Кроме того, Бессерер и Дрост (1935) не смогли подтвердить результаты опытов с «отгораживающими» клетками (В более поздних сообщениях А. Штиммельмайра и некоторых его единомышленников о космических и астрономических причинах перелетов птиц не приведено никаких новых фактов, и поэтому эти работы не способствовали обогащению наших знаний).

Предположения о влиянии на птиц электрических волн нередко вызывают беспокойство и озабоченность, особенно в кругах голубеводов, которые нередко объяс­няют неудачи состязаний голубей в полете влиянием мощных радиостанций. В 1921 г. проф. Пфунгст устано­вил, что такие высокочастотные колебания, какими яв­ляются электрические волны, не могут проникнуть в те­ло голубя или другой птицы. Опыт, приобретенный во время второй мировой войны, противоречит этим дан­ным. Дрост и другие авторы (1949), бесспорно, доказа­ли, что сверхкороткие волны, применявшиеся в радар­ных установках, оказывали влияние на пролетающих птиц.

Как уже отмечалось, предположения о том, что пти­цы, возможно, реагируют на действие магнитного поля Земли, впервые были высказаны Миддендорфом в 1855 г. Но за пределами России его данные не были подтвер­ждены. 15 лет назад этим вопросом, основываясь на старой теории Вигье, занимался Штреземан. Вигье предпо­лагал, что птица обладает высокоразвитым магнитным чувством, т. е. способностью определять магнитное на­клонение и склонение. В результате птицы из любого места в состоянии возвратиться к цели прямым путем. Это предположение поддержали в 1923 и 1927 гг. физики Морен и Казамайор. Орган предполагаемого магнитного чувства Вигье искал в полукружных каналах внутренне­го уха. Штреземан обратил внимание на статолиты, на­ходящиеся в улитке, круглом и овальном окошке. Опыты с применением сильных магнитных полей, при которых присутствовал и автор, не дали удовлетворительного ре­зультата. Не был успешным и опыт Водзицкого и др. (1939) с прикреплением намагниченных железных пало­чек к голове подопытных птиц с целью исключения влияния магнитного поля Земли. Данье (1936) не без основания подвергал сомнению теорию Вигье и показал, что магнитное поле Земли, возможно, действует на птиц, но что с его помощью птицы могут определить лишь географическую широту, но не долготу своего местооби­тания. В более поздней работе (1941) он подчеркнул важность содержания подопытных птиц в клетках без железных деталей и высказал мнение о том, что воспри­нимающий раздражение орган находится не во внутрен­нем ухе. В широко разрекламированных сообщениях американских журналов, которые частично нашли отра­жение и в немецкой печати, утверждалось, будто физик Йегли (1948) в Пенсильванском университете после мно­гочисленных опытов с почтовыми голубями, наконец, объяснил их чувство «местности». Согласно его мнению, воздействия от точек пересечения одинаковых магнитных силовых линий с параллелями якобы воспринимаются определенным органом «ориентации» в теле птицы. Пред­полагают, что таким органом являются веерообразные образования, окружающие глаза птицы. Во всех случаях, когда к крыльям птиц прикрепляли небольшие «мешаю­щие» магниты, ориентация нарушалась. Не обсуждая эти сообщения, отметим только, что, согласно данным Хейнрота и бесчисленным известным фактам, ориентацию у голубей можно объяснить и без влияния магнитного поля Земли и что нарушение ориентации при прикреплении к крыльям магнитов, по-видимому, связано с изме­нением нормального состояния подопытных птиц. Такие предположения уже высказывались в отношении опытов с аистами, проведенных Водзицким и др. (1939). Крамер (1948) также отклонил гипотезу Йегли, причем в основ­ном по физическим соображениям. После первоначально положительной оценки со стороны авторитетных физиков она подверглась критике даже в Америке, так что в на­стоящее время объясненияЙегли надо считать, по мень­шей мере, сомнительными.

Таким образом, наши знания о влиянии внешних фак­торов на ориентацию птиц, о специальных органах, вос­принимающих раздражение извне, и о возможностях определения направления перелета при помощи этого «компаса» ничтожны. Неоднократно указывалось, что при разрешении этих вопросов необходимо сотрудничество физиков, анатомов и физиологов с орнитологами, изучаю­щими перелеты птиц. В противном случае можно легко ошибиться, опереться на несостоятельные предпосылки или пойти по ложному пути, который заранее может быть отвергнут специалистом в этой области. В резуль­тате страдают и наука о перелетах птиц, и смежные ис­следования.

Наблюдающееся в последние годы сотрудничество американских физиков и физиологов уже дало опреде­ленные результаты, хотя удовлетворительных данных по­ка не получено.

Закончим наш обзор по изучению ориентации птиц меткими словами Кёлера (1942): «Таким образом, мы пока не видим пути, который приблизил бы нас к разре­шению загадки, поставленной перед физиологией органов чувств фенологическим изучением перелетов птиц. Пока нам остается лишь не очень приятная обязанность от­вергнуть фантастические, надуманные гипотезы и убрать их с дороги как строительный мусор. Для начала будет правильным продолжить критическое изучение перелетов птиц, стараясь при этом накопить по возможности боль­ше данных; эти данные дадут нам возможность судить о том, чего мы можем достигнуть, основываясь только на знакомых нам психических способностях и управляемых ими известных механизмах ориентации. Если при этом окажется (что уже сейчас представляется в какой-то ме­ре вероятным), что одних этих данных недостаточно, то указания к раскрытию этой физиологической загадки «компаса» мы, возможно, найдем при изучении отрица­тельных случаев, т. е. при неудачах. Поэтому в дальней­шем последним следует уделять не меньшее внимание, чем положительным результатам».

Путешествующим птицам, размах миграций которых носит поистине планетарный характер, приходится полагаться на глобальные ориентирующие поля, обусловленные фундаментальными физическими свойствами Земного шара и окружающего его космоса. Особенно много надежд на понимание механизмов ориентации мигрирующих птиц породило у орнитологов геомагнитное поле, наличие которого отличает Землю от всех ближайших планет Солнечной системы.

Механизмы миграций птиц

С известной долей условности Землю можно представить себе как гигантский намагниченный шар. В каждой точке на поверхности Земного шара существует магнитное поле, направление которого легко установить с помощью стрелки компаса, которая всегда обращена к магнитному полюсу. Напомним, что магнитные полюса планеты лежат несколько в стороне от нанесенных на карты или глобус географических полюсов, сквозь которые проходит ось вращения Земли.

Стрелка обычного компаса двигается лишь вправо-влево, поэтому показывает направление лишь горизонтальной составляющей поля, будучи устремленной вдоль магнитного меридиана к магнитному полюсу Земли. Но силы земного магнетизма действуют не только в горизонтальной плоскости, но и по направлению к центру планеты, то есть магнитное поле обладает еще и вертикальной или, как говорят, гравитационной составляющей . Если бы стрелка компаса могла двигаться во всех направлениях, в том числе вверх и вниз, то ее положение заметно менялось бы по мере движения от экватора к полюсам.

На экваторе она бы располагалась строго параллельно поверхности Земли, то есть абсолютно горизонтально, указывая своим намагниченным концом строго на север. По мере продвижения от экватора ее отклонения от горизонтали становились бы все более заметными и наконец на северном полюсе стрелка обратилась бы к центру планеты, то есть встала бы вертикально. На южном магнитном полюсе стрелка также займет вертикальное положение, но ее намагниченный «северный» конец будет обращен строго вверх. Таким образом, компас, имеющий подобное устройство, можно использовать не только для указания направления на север, но и для определения своего положения на меридиане, то есть в качестве указателя широты.

Гипотеза магнитной ориентации перелетных птиц

Могут ли птицы использовать земной магнетизм так же, как мы употребляем обычный компас, стрелка которого, повинуясь горизонтальной составляющей магнитного поля, всегда обращена к северу? Способны ли пернатые чувствовать и оценивать эту составляющую? Гипотеза магнитной ориентации перелетных птиц была высказана академиком Петербургской академии А. Миддендорфом более ста лет тому назад, однако реальные возможности для ее экспериментальной проверки появились у ученых лишь в самые последние годы.

Способ изучения миграции птиц

Оказывается, что голуби с надетыми на голову спиралями из тонкой металлической проволоки с протекающим по ним электрическим током от миниатюрных батареек в опытах по в пасмурную погоду плохо возвращались домой. В ясную погоду они пользовались привычным солнечным компасом и уверенно направлялись к голубятне, ничуть не печалясь о том, что направление магнитных полей, окружавших их головы, не имело ничего общего в направлением земного магнетизма.

В пасмурную погоду голуби со спиралями на голове совершали грубые ошибки при прокладке курса и улетали невесть куда, тогда как голуби без спиралей не испытывали заметных трудностей. К настоящему времени имеется немало и других свидетельств способности пернатых к употреблению магнитного компаса. Значительно больше сомнений вызывает пока умение птиц использовать гравитационную составляющую магнитного поля для того, чтобы определять свое местонахождение.

Вращение Земли и миграция птиц

Одно время предполагали даже наличие у птиц способов навигации, основанных на использовании сил Кориолиса. Эти силы возникают благодаря вращению Земного шара; они возрастают по направлению от полюса к экватору в соответствии с увеличением скорости вращения точек, расположенных на поверхности земной сферы. Глобальными проявлениями сил Кориолиса в планетарном масштабе являются подмыв берегов рек, текущих в меридиональном направлении, и закручивание исполинских атмосферных вихрей. На использовании этих сил основано устройство гирокомпаса - прибора, который при любых положениях воздушного или морского судна самопроизвольно устанавливается вдоль географического меридиана. Силы Кориолиса годятся для того, чтобы по ним определять географическую широту в пределах одного полушария.

Если к ним добавить еще один указатель места, например одну из составляющих магнитного поля Земли, то можно получить искомую систему из двух координат (за счет уже отмеченного нами несовпадения осей магнетизма и вращения), позволяющую создать магнитно-гравитационную» карту. Однако расчеты показали, что для того, чтобы быть воспринятыми пернатыми, сила Кориолиса все же слишком малы и, в частности, безнадежно перекрываются и маскируются теми ускорениями, которые воздействуют на птицу в полете (на взлете, при разгоне или торможении, да и вообще при любом изменении скорости полета или положения в пространстве).

Навигация птиц

Различие между компасной ориентацией и навигацией

Движение к цели включает два компонента. Во-первых, компасную ориентацию - умение поддерживать в течение длительного времени выбранный курс, и, во-вторых, навигацию - умение проложить курс между двумя пунктами, исходя из сравнения их координат, то есть по сохраняемой в памяти карте.

Различия между простой компасной ориентацией и навигацией иллюстрирует опыт по перевозке скворцов. Несколько тысяч птичек поймали и окольцевали, перевезли из Голландии в Швейцарию и выпустили. Молодые птицы, которые совершали первую в своей жизни миграцию, направились из Швейцарии на юго-запад. У них получилось выбрать правильное направление, но они в итоге отклонились от курса и оказались заметно южнее места, к которому направлялись, и соответственно им ничего не оставалось, как перезимовать в Испании и южных областях Франции.

По компасу молодняк сориентировался верно, но сделать поправку на некоторое смещение с привычной им трассы скворцам оказалось не под силу. А взрослые скворцы, уже имевшие миграционный опыт, прекрасно показали, что владеют отличной снайперской навигацией. Они смогли сориентироваться и сразу проложили новый курс в северо-западном и западном направлениях и в итоге с легкостью достигли привычных им зимовок.

Разница между пространственной ориентацией взрослых и молодых птиц

В чем же разница между пространственной ориентацией взрослых и молодых птиц? Скорее всего в том, что движение к зимовкам у молодняка, преодолевающей маршрут впервые в жизни, подчиняется в основном инстинктивным программам поведения. Иными словами, юный скворец обладает врожденной способностью лететь в направлении зимовок и довольно точно представляет себе, какое именно расстояние ему необходимо преодолеть для того, чтобы их достигнуть.

Другое дело взрослые птицы, уже побывавшие на зимних квартирах и получившие там определенную информацию. Какую именно - самый трудный и ключевой вопрос, точного ответа на который пока не существует. Это может быть любая астрономическая или геофизическая информация, при посредстве которой можно дать уникальную характеристику любой точки на поверхности Земного шара. Так вот, взрослая птица скорее всего умеет сравнивать хранящуюся в памяти информацию о зимовке с текущей информацией о месте своего нахождения. Все дальнейшее - уже дело техники и представляет собой простую задачу для любого субъекта, владеющего навыками ориентирования с помощью компаса.

Способность голубей находить путь к дому

Поразительные способности голубей находить путь к дому известны с незапамятных времен. Армии древних персов, ассирийцев, египтян и финикийцев отправляли с голубями сообщения из походов. Во время обеих мировых войн голубиная почта сослужила такую службу, что в честь пернатых письмоносцев были воздвигнуты памятники в Брюсселе и французском городе Лионе. На соревнованиях почтовых голубей отвозят за 150-1000 километров и выпускают. Время возвращения птиц в голубятню регистрируется с помощью специальных устройств. Хорошо тренированные голуби летят к дому со средней скоростью 80 километров в час, лучшие из них способны преодолеть 1000 километров за день.

Третий памятник голубям еще не построен, но давно ими заслужен благодаря выдающемуся вкладу в изучение способов ориентации пернатых. Выяснилось, например, что голуби могут издалека возвращаться в голубятню вопреки сильнейшей «близорукости». «Близорукими» птиц делали на время опыта, надевая им на глаза матовые контактные линзы, позволявшие различать лишь контуры ближайших предметов. И вот с такими линзами голубей выпускали в 130 км от голубятни. Полуслепые птицы взмывали ввысь и на большой высоте устремлялись домой, не видя вокруг себя ничего, кроме непроницаемого серого тумана. Почти всем удалось благополучно добраться до места, хотя «близорукость» не позволила найти саму голубятню. Голуби опускались в радиусе 200 метров от нее и терпеливо ожидали избавления от надоевших линз.

Компасы птиц

Когда курс известен, следовать по нему в течение длительного времени можно только с помощью компаса. В зависимости от обстоятельств птицы уверенно пользуются «компасами» по крайней мере трех разных типов. В дневное время птицы с большой точностью определяют положение сторон света по солнцу. Этому не препятствует даже легкая пелена облаков до тех пор, пока она еще позволяет чувствовать положение светила на небосводе. Ночью на смену солнечному приходит звездный «компас», и в искусстве обращения с ним многие птицы, совершающие ночные миграции, также достигли больших успехов. Когда погода портится окончательно и небо закрыто облаками круглосуточно, на выручку пернатым путешественникам приходит магнитный «компас», с которым они также управляются очень умело.

Таким образом, на вопрос о том, каким «компасом» пользуются пернатые путешественники, ученые располагают почти исчерпывающим ответом. Хуже пока обстоит дело с пониманием того, что собой представляет «штурманская карта» птиц и какими методами пользуются они для того, чтобы отмечать на ней свое местоположение. Напомним, что мореплаватели научились делать это по-настоящему лишь с появлением точных измерительных приборов.

Прежде всего хронометра - часов с очень точным ходом, позволяющих в строго определенный час в течение многомесячного плавания отслеживать высоту светил над горизонтом и их азимут - то есть расположение по отношению к направлению на север. Положение светил определяют с помощью секстанта - довольно сложного инструмента, без которого на протяжении трех последних столетий не покинуло порта ни одно судно дальнего плавания. Чтобы «получить место» корабля, необходимо проделать минимум два измерения высоты или азимута светил - в любом сочетании.

Получив необходимые цифры с помощью навигационных таблиц, частично освобождающих штурмана от сложных расчетов, он может с точностью до нескольких миль определить географическую долготу и широту, под которыми в момент измерений находилось судно. Более точные, но несоизмеримо более дорогие способы навигации, подсказывающие положение морского или воздушного судна с точностью до десятков метров, стали возможны лишь с появлением космических средств.

Солнечные и звездные компасы

Таким образом, по положению Солнца или звезд на небе можно не только поддерживать курс, используя светила как замену компасу, но и определять свое положение на поверхности планеты, используя светила как указатели места. В настоящее время твердо установлено, что птицы обладают врожденным умением пользоваться солнечным и звездным «компасами», благодаря наличию у них точных «внутренних часов», позволяющих выбирать правильное направление при любом положении светил в течение суток.

Могут ли птицы использовать Солнце и звезды для определения местоположения?

Если эволюция навигационных систем птиц пошла бы по тому же пути, что и развитие штурманского дела, то пернатым пришлось бы найти замену хронометру, секстанту, календарю и сверх того овладеть суммой знаний по астрономии хотя бы в объеме программы средней школы. Тогда, очутившись в незнакомой местности, тот же почтовый голубь мог бы определить свое положение по отношению к дому, оценивая разницу между высотой стояния солнца и азимутом светил в новом месте и сохраненной в памяти высотой и азимутом тех же светил в тот же самый день и то же самое время над родной голубятней.

Проще всего дождаться на новом месте наступления местного полудня - момента верхней кульминации центра Солнца. Затем следует сделать две вещи. Во-первых, посмотреть на часы, идущие по «домашнему» времени, и установить разницу в моменте наступления полудня. Если Солнце вышло в зенит раньше 12.00, то дом остался на западе, если позже - то на востоке. Во-вторых, надо взглянуть на Солнце и оценить его высоту над горизонтом. Если Солнце в полдень стоит выше, чем дома, значит, судьба занесла вас на юг, если ниже - юго на север (в Южном полушарии, естественно, наоборот).

На первый взгляд здесь все просто, но в действительности трудности неописуемые. Чтобы пользоваться этим методом, даже в его простейшей модификации, нужен колоссальный объем памяти и высочайшая точность измерений. Такими ресурсами памяти мозг птиц не располагает. К тому же измерения в целях навигации слишком сложны для того, чтобы их можно было произвести «на глазок».

Например, на широте города Симферополя на каждые 100 километров пути высота Солнца меняется всего на 1°, время восхода и заката - менее чем на 5 минут, азимут Солнца - меньше чем на 1,5°. Пользоваться астрономической ориентацией легче на дальних расстояниях - по мере его сокращения требования к точности измерений неуклонно возрастают.

Орнитологи приложили много сил для того, чтобы обнаружить сходство в методах навигации птиц и людей. Но все исследования в этом направлении пока не принесли успеха. Скорее всего, пернатые определяют свое местоположение на поверхности Земли и вычерчивают свои «карты» иными способами. Какими именно - это предстоит выяснить в будущем. Вот как видит эту проблему известный специалист в области миграций птиц петербургский профессор В.Р. Дольник: «Приходится признать, - пишет он, - что навигационная система ведет птиц в точку - в самом прямом смысле этого слова, в которой они когда-то получали (или из которой продолжают получать) некую информацию.

Очевидно, что известных нам пределов точности систем, обеспечивающих астрономическую, геомагнитную или гравитационную навигацию у птиц, на 2-3 порядка недостаточно для навигации в точку. Это вновь (как и при изучении хоминга почтовых голубей) ставит вопрос о некоем неизвестном нам факторе, позволяющем подразумевать абсолютную навигацию, или об известном факторе, но неизвестном способе его использования для навигации».

Лучше всего, если мы сразу признаемся, что не знаем точного ответа. Разумеется, кое-что нам все же известно, но наша теория не всегда выдерживает проверку.

Способность перелетных птиц к ориентации поразительна. Вдумайтесь сами: ласточка по одним лишь ей ведомым приметам прилетает в Африку! Но самое удивительное заключается в том, что живущая в наших краях ласточка (а это убедительно доказало кольцевание птиц) возвращается из Африки домой. Не только в Венгрию, но даже в ту самую деревню, откуда она пустилась в дальний путь, к тому самому дому, под крышей которого она свила гнездо. Можно сказать, что все эти чудеса объясняются работой некоего таинственного внутреннего механизма. Мы называем механизм ориентации таинственным, потому что еще не сумели раскрыть его тайну.

Самая распространенная теория ориентации состояла в том, что птицы обучают маршрутам перелетов себе подобных. Маршрут передается из поколения в поколение: старшие летят во главе стаи, младшие следуют за ними и со временем сами обретают способность находить дорогу домой или к местам зимовки. В основном это верно: тому есть примеры. Но начнем с "контрдовода"- с кукушки. Всем известно, что кукушка не знает своих истинных родителей: взрослая кукушка откладывает яйцо в чужое гнездо, и выращиванием птенца занимаются птицы других видов. Осенью кукушки улетают в Африку или в тропические леса Южной Азии. Но удивительнее всего, что потомство пускается в путь позже, когда кукушки старшего поколения находятся уже в пути. Они летят без вожаков, и никогда не ошибаются в выборе маршрута. Их ведет врожденный инстинкт.

Как выбирают маршрут перелета аисты? Следуют за старшими или руководствуются врожденным инстинктом? Выяснением этого вопроса занимался немецкий орнитолог Шюц. Он поставил весьма остроумные эксперименты. Аист-птица крупная, и сравнительно легко удалось установить, что западноевропейские аисты совершают перелеты по одним, а восточноевропейские - по другим маршрутам. Аисты летают планируя, они любят восходящие воздушные потоки и поэтому не срезают путь, прокладывая маршрут напрямик через море, а стремятся пересечь его в узких местах. Европейские аисты стремятся попасть кратчайшим путем в Африку. Восточноевропейские аисты летят через Босфор, а западноевропейские пересекают море у Гибралтара. Требовалось выяснить, обучаются ли аисты навигационному искусству у старших или же маршрут им подсказывает врожденный инстинкт.

Для своего первого опыта Шюц взял восточноевропейских аистов. Из гнезд он выбрал по птенцу и выкормил их сам. На волю Шюц выпустил птенцов лишь после того, как старшие аисты улетели. Молодым аистам не оставалось ничего другого, как проложить маршрут самим, без опытного вожака, и они успешно справились с задачей, избрав тот же маршрут в Африку, что и их родители. Несколько аистов было поймано в Греции: очевидно, они не сумели найти кратчайший путь через море в районе Босфора. Но направление полета в основном было выбрано верно. Значит, аистов вел врожденный инстинкт.

Затем Шюц поставил новый опыт. На этот раз он взял 754 птенца восточноевропейского аиста, отвез их на запад и предоставил выкармливать местным аистам. Сообщения удалось получить почти о 100 окольцованных птенцах: вместе со старшими они проследовали через Средиземное море по западному маршруту - у Гибралтара. Влияние старших на выбор направления оказалось сильнее, чем врожденный инстинкт.

После этого Шюц поставил еще более интересный опыт. Он увез на запад птенцов восточноевропейского аиста и там выкормил их. На волю Шюц выпустил птенцов, когда местные аисты старшего поколения уже улетели. Молодые аисты отправились было сначала в юго-западном направлении, затем повернули на юго-восток, т. е. полетели по традиционному маршруту своих предков. Из опытов Шюца следовало, что аистам подсказывает маршрут перелета врожденный инстинкт, руководствуясь которым, летали их родители. Если же поблизости оказывались аисты старшего поколения, то маршрут выбирался под влиянием вожака стаи, а им был аист старшего поколения. Следовательно, влияние старших подавляло выбор маршрута, диктуемый врожденным инстинктом.

До сих пор мы говорили о том, что перелетные птицы умеют ориентироваться, т. е. так или иначе находить дорогу к местам зимовки, а затем обратную дорогу домой. Как они ориентируются? Мы видели, что известную роль играет обучение, но не все здесь до конца ясно.

Императорские пингвины (Aptenodytes)

Есть основания полагать, что птицы ориентируются так же, как моряки. Что необходимо капитану парусного судна для того, чтобы в открытом море проложить правильный курс и прийти в порт назначения? Прежде всего для этого необходим высокоточный прибор, известный под названием секстанта и позволяющий измерять высоту солнца над горизонтом. Однако одного лишь секстанта недостаточно, так как высота солнца зависит от времени года. Необходимы специальные таблицы. Еще капитану понадобятся точные часы - хронометр: положение солнца на небосводе непрестанно изменяется с утра и до вечера. Разумеется, ни один капитан судна не обрадуется столь скудному выбору навигационных средств, но любой судоводитель в случае необходимости смог бы проложить курс с их помощью.

Выяснилось, что перелетные птицы днем ориентируются по высоте солнца, т. е. пользуются своими естественными "навигационными приборами". Разумеется, никаких "биологических секстантов" и "биологических хронометров" у птиц нет. Это доказал своими опытами в первую очередь Крамер.

Он посадил скворцов в сферическую камеру, опирающуюся на кольцеобразную подставку. Камеру можно было по желанию затемнять и освещать. Если светило солнце, то скворцы ориентировались так же, как во время полета: они выдерживали направление движения или стремились вырваться на свободу в ту сторону, куда летели бы, не будь на их пути стенки. Но стоило затемнить камеру, как скворцы утрачивали способность ориентироваться и не могли выдержать направление движения.

Затем Крамер раздвинул шторки. Скворцы могли снова видеть солнце сквозь стеклянные окошки, на этот раз заклеенные папиросной бумагой. Свет был таким, как в тумане. Но это не мешало ориентироваться скворцам, они точно "знали" свой маршрут и бились о стенку камеры, стремясь продолжить полет в правильном направлении.

В следующем опыте Крамер зашторил окошко, обращенное к солнцу, и одновременно с противоположной стороны поставил зеркало, отражавшее солнечные лучи. Скворцы изменили направление полета на противоположное: ведь теперь они ориентировались по зеркальному отражению солнца! Так было доказано, что солнце влияет на способность скворцов ориентироваться в пространстве и даже что скворцов можно обмануть.

Некоторые перелетные птицы "путешествуют" по ночам . Сразу же возникает мысль о том, что они ориентируются по звездам. Такое предположение менее вероятно, поскольку свет звезд не столь интенсивен, как солнечный. К тому же, чтобы ориентироваться по звездам, необходимо основательно знать небосвод, чтобы уметь распознавать отдельные звезды и созвездия, да и наблюдать приходится не один сильный источник света, а множество слабых.

Заслуга в решении этого вопроса принадлежит немецкому орнитологу Зауэру. Для своих опытов он выбрал славку - неприхотливую певчую птицу размером меньше воробья. Зауэр содержал славок в неволе в таких условиях, что они вообще не видели естественного света. С того момента, как они вылуплялись из яиц, птенцы славки жили только при искусственном освещении. Опыт Зауэра показал, что жившие в неволе птицы осенью и весной, когда их свободные родичи совершали свои сезонные перелеты, приходили в состояние сильного возбуждения. "Биологический календарь" как бы говорил им: настала пора пускаться в путь.

Затем Зауэр поместил славок в клетки, полностью закрытые со всех сторон стеклом. Птицы могли видеть звездное небо. Теперь осенью и зимой, т. е. во время перелетов, подопытные славки стремились вырваться из клеток на север в том направлении, в котором улетают славки на волю.

Результат, полученный Зауэром, был особенно убедительным, поскольку орнитолог экспериментировал со многими видами славок. Гаичка, садовая и полевая славки стремились лететь на юго-запад, а малая славка - на юго-восток. Именно в этих направлениях летят осенью соответствующие виды, отправляясь на зимовку в Африку. Опыт Зауэра показал, что птицы ориентируются по звездному небу.

Затем экспериментатор перенес птиц в планетарий, где специальный аппарат проектирует на огромный яйцевидный купол светлые пятнышки, яркость, размеры и положение которых в точности соответствуют звездам и созвездиям на небосводе. (Зауэр поместил в планетарий стеклянные клетки с птицами.)

Первый из таких опытов проводился осенью. Сначала птицам показали "правильное" ночное небо - такое, какое они увидели бы, находясь на воле, и малая славка настойчиво стремилась вырваться из клетки в том направлении, в каком улетают на зимовье славки на воле. Но вдруг картина ночного неба изменилась: опыт производился в планетарии, и стоящий в центре зрительного зала специальный проекционный аппарат (планетарий) позволял с легкостью воспроизводить на своде ночное небо, видимое в любом месте на земле в любое время года. Теперь птицы видели звездное небо таким, как если бы находились не во Фрейбурге (где производились опыты), а в районе озера Балхаш. (За один час Земля поворачивается вокруг своей оси на 15° географической долготы, а наблюдателю, находящемуся на Земле, кажется, что небосвод поворачивается с такой же скоростью, но в противоположном направлении.)

Крылатые странники

Механизмы ориентации птиц

Самый трудный, до сих пор таящий множество загадок вопрос в изучении миграций птиц - это вопрос об их ориентации. Многие годы ученые бились над его разрешением, то ища специальные "органы ориентации", то приписывая феноменальные способности перелетных птиц инстинктам, "врожденному чувству направления". Как птицы узнают направление к местам гнездования и зимовок? Обучение молодых птиц старыми играет здесь ничтожную роль, так как часто молодые улетают раньше взрослых и путешествуют отдельно. Запомнить дорогу по видимым приметам птицы тоже не могут, так как многие летят ночью, за облаками, а возвращаются к местам гнездования другой дорогой. Многие орнитологи проводили опыт с птицами, завозя их в закрытых ящиках за сотни километров от дома. Ящики иногда вращали по дороге, чтобы исключить всякое запоминание. Скворцов увозили на 100-300 км от гнезда, соловьев - на 270 км, городских ласточек - на 317 км. Все они довольно быстро возвращались домой. Обыкновенные буревестники из Венеции вернулись к побережью Уэльса, пролетев 6000 км за 14 дней. Альбатросы вернулись на остров Мидуэй, пролетев 6590 км за 32 дня. Обыкновенные крачки возвращались, преодолевая расстояние в 600 км, серебристые чайки - 1300-1400 км.

О механизмах ориентации птиц при перелетах существует множество гипотез. Некоторые из них давно отброшены как не подтвержденные фактами, другие выглядят более убедительно. Однако вопрос о навигации птиц до сих пор нельзя считать решенным. Рассмотрим несколько гипотез.

Ориентация по ландшафтным признакам кажется наиболее естественной с точки зрения человека. Существуют так называемые направляющие линии: долины рек, побережья морей, распадки в горах и другие крупные детали ландшафта, которые птица может видеть с воздуха. Но чтобы ориентироваться по этим линиям, птица должна хотя бы раз увидеть их. Таким образом, ориентация молодых птиц, летящих самостоятельно, по этому признаку исключается. Птицы, летящие ночью, тоже не могут использовать направляющие линии. Многие морские птицы прекрасно ориентируются над открытым морем, где нет никаких примет. В этом случае гипотеза тоже не подтверждается.

Инфракрасное тепловое излучение с юга не может сигнализировать птицам о выборе пути, так как птицы не обладают повышенной чувствительностью к инфракрасной части спектра.

Итальянские ученые выдвинули гипотезу о том, что определенные области поверхности Земли имеют специфический запах. Орнитологи из ФРГ предположили, что обонятельные ощущения могут помочь птицам находить родные места. Они поставили опыт по изучению чувства дома (хоминга) у голубей. Птиц, разделенных на две группы, контрольную и опытную, отвезли на 180 км от голубятни. Опытной группе предварительно перерезали обонятельные нервы. Оперированные голуби сильно отклонялись от курса в отличие от птиц контрольной группы. Но эксперимент, проведенный по той же схеме со стрижом, не подтвердил эту гипотезу. Большинство орнитологов ее не принимает, так как у птиц обоняние вообще развито хуже, чем у других позвоночных.

Гипотеза обладания врожденным чувством направления ничем не доказана.