Щороку мільйони мігруючих птахів проходять тисячі кілометрів, щоб дістатися тепліших країн або повернутися додому. Як їм вдається орієнтуватися в навколишньому світі без компаса і GPS — залишалося таємницею.
Науковці встановили, що птахи “бачать” магнітне поле Землі і використовують його як навігаційний механізм. Завдяки особливим білкам у сітківці, вони можуть візуалізувати магнітні лінії, що допомагає чітко визначити маршрут і не збиватися з курсу.
Чи знаєте ви, що деякі види, наприклад, полярні крячки, протягом свого життя долають такі вражаючі відстані, що їх вистачило б для подорожі до Місяця і назад? Щоб здійснити такі грандіозні подорожі, їм потрібно досконало орієнтуватися в просторі — уникати помилкових маршрутів і не витрачати енергію на зайві кілометри. Журналісти Live Science дослідили, як птахи справляються з цим завданням без GPS, карт і смартфонів.
У польоті пернаті покладаються на цілий ряд сенсорних механізмів — деякі з них добре вивчені, а інші залишаються загадкою.
“Птахи використовують безліч сигналів, щоб підтримувати правильний напрям під час міграцій”, – пояснила Live Science Міріам Лідфогель, керівник Інституту досліджень птахів у Німеччині.
По-перше, птахи орієнтуються завдяки зору та нюху. Ті, хто вже не вперше проходить знайомий маршрут, можуть впізнавати ландшафт — річки, гори, узбережжя. А над відкритим морем все інакше: візуальних орієнтирів немає, і саме тут нюх стає ключовим компонентом. Під час одного експерименту вчені заблокували носові проходи середземноморським буревісникам (Calonectris diomedea). В результаті, птахи добре літали над суходолом, але над водою повністю втрачали здібності орієнтуватися.
Птахи також здатні орієнтуватися за небесними світилaми — сонцем і зорями. Види, що подорожують удень, використовують так званий “сонячний компас”, який спирається на здатність птахів корелювати положення сонця на небосхилі з власним “внутрішнім годинником”, що визначає час доби відповідно до їхнього біоритму — циркадного циклу.
Поєднуючи ці два сигнали — де розташоване сонце й котра година дня, — птахи можуть точно визначати свій курс. У буквальному сенсі їхній мозок функціонує як живий навігаційний пристрій, що синхронізується з сонячним світлом. Наукові спостереження стверджують, що порушення циркадного ритму птаха, наприклад, через надмірне штучне освітлення, знижує його здатність орієнтуватися. Це підкреслює важливість “сонячного компаса” в міграційних подорожах.
Цікаво, що більшість птахів починають свої міграційні подорожі саме вночі, тому орієнтуватися за сонцем вони не можуть. У темряві їхнім напрямком стають зорі. Птахи вивчають розташування сузір’їв навколо небесного полюса — тієї самої точки, яку маркує Полярна зірка. До речі, люди також тисячоліттями використовували її для навігації на морі і на суші.
Магнітні поля
Але що робити, коли нічне небо захмарене, і не видно жодного орієнтира — ані сонця, ані зірок, ані ландшафту? У таких випадках птахи активують одну з найзагадковіших своїх здібностей — магніторецепцію. Це унікальне чуття дозволяє їм відчувати магнітне поле Землі, яке створюється завдяки рослинним елементам у земному ядрі. Це виглядає майже фантастично, але наукові дослідження підтверджують: будь-які зміни в природному магнітному полі можуть дезорієнтувати птахів. Один з експериментів показав, що зміна магнітного середовища навколо голубів повністю порушила їхню здатність знайти дорогу додому.
Хоча вчені точно встановили, що птахи можуть відчувати магнітне поле Землі, механізми цього явища залишаються таємницею. Професор хімії Оксфордського університету Пітер Хор стверджує, що орієнтація в магнітному полі, можливо, є результатом специфічної хімічної реакції, що чутлива до сили та напрямку геомагнітних ліній.
Існує кілька теорій щодо того, як відбувається ця реакція, але Хор вважає, що ключову роль грає молекула криптохрому — біодоглядова речовина, що присутня в сітківці ока птахів. В лабораторних умовах дослідники вже довели, що ізольований криптохром реагує на магнітні поля, і для цього йому потрібно синє світло. Крім того, попередні спостереження підтвердили: без синього світла магніторецепція у птахів не активується.
Однак, незважаючи на ці результати, вчені досі не впевнені, чи справді криптохром достатньо чутливий, щоб відчувати тонкі зміни в магнітному полі нашої планети. Відповідь на це питання залишається невідомою.
“Наші знання про особливості роботи цього магнітного компаса є дуже обмеженими. Насправді, ми навіть не маємо точного уявлення про кількість молекул криптохрому у сітківці пташиного ока”, – підкреслюють наукові дослідження, що також сигналізують про існування механізму магніторецепції, який знаходиться в дзьобах птахів. Дослідники виявили там спеціалізовані рецептори, які взаємодіють із магнетитом — залізовмісним мінералом. Ці рецептори розташовані у верхній частині дзьоба і пов’язані з мозком через важливі нервові шляхи. Це дає змогу припустити, що цей механізм є додатковим каналом, за допомогою якого птахи можуть відчувати силу магнітного поля Землі.
Окрім магніторецепції, птахи здатні орієнтуватися, розпізнаючи поляризоване світло — особливий тип світла, у якому коливання хвиль відбуваються в певній впорядкованій площині.
Висновок
Як ми у вдень покладаємося на зір, а в темряві орієнтуємося за допомогою дотику, так і птахи вживають різні органи чуття залежно від обставин.
“Птаха, ймовірно, комбінують сигнали з кількох “компасів” під час міграції, і ми впевнені, що важливість кожного з них варіюється на різних етапах їхньої подорожі”, – пояснює Лідфогель.
Хор також звернув увагу на важливий момент: магніторецепція має меншу ефективність під час гроз або в періоди підвищеної сонячної активності, коли магнітне поле Землі зазнає спотворень.
Врешті-решт, усі ці навігаційні стратегії ґрунтуються на глибокому генетичному інстинкті птахів до міграції. За словами Лідфогель, схильність до міграції птаха передається у спадок від батьків, а напрямок і відстань їхніх перельотів, в основному, закодовані в їхньому геномі. Дослідники, такі як Лідфогель, продовжують працювати над тим, щоб виявити конкретні гени, відповідальні за цей процес, та зрозуміти, як вони функціонують.
Обидва вчені, з якими спілкувалося видання, підкреслили, що глибше розуміння цих механізмів буде мати ключове значення для майбутніх зусиль щодо збереження птахів. Переселення і відновлення диких популяцій птахів є важливими напрямками охоронних програм, але їх результати поки що залишаються невизначеними. Один з аналізів показав, що до 45% переселених птахів не залишалися на новому місці проживання.
“Людські спроби переселити цих птахів не були надто успішними”, – зізнався Хор.
Рідкісні чорні лелеки оселилися у Чорнобильській зоні відчуження і вже мають потомство. Гніздо виявили поблизу села Кам’янка на висоті понад три метри. Там було троє пташенят.
Чорний лелека – дуже обережний і рідкісний птах, тому кожне гніздо має величезне значення для збереження виду.