Ученые выяснили, как птицы ориентируются в далеких перелетах
Ученые уже давно догадались, что, возможно, пернатые ориентируются по магнитному полю Земли. Но как работает этот «компас», оставалось непонятно. И вот теперь загадка, похоже, раскрыта.
Сегодня есть две гипотезы, как птицы чувствуют магнитное поле планеты. По одной из них, в навигации им помогают кристаллы железа в клюве, на которые влияет магнитное поле. И такие кристаллы действительно в клювах были найдены. Однако остается неясным, как же сигнал от них может достигать мозга.
Другая теория предполагает, что магнитное поле влияет на химическую реакцию, при которой один из белков глаза (криптохром) под действием света переходит из одной формы в другую. Мозг пернатых это различает и дает команды на правильную ориентацию.
Группа немецких ученых под руководством Хенрика Мориситена, в числе которых работающий в Германии наш соотечественник Дмитрий Кишкинев, решила проверить, какая же гипотеза верна. Они перерезали нервные пути между клювом и мозгом птиц, а в другом опыте разрушили область мозга (так называемый кластер N), которая обрабатывает информацию от клеток глаза, где находится белок криптохром.
Оказалось, что птицы могут определять магнитное поле даже с перерезанным нервом от клюва. Зато когда разрушали кластер N, то пернатые не только теряли ориентацию, но даже не реагировали на магнитное поле в лаборатории.
А биофизики из США выясняли, сколько белка криптохрома должно перейти из одной формы в другую, чтобы «компас» птиц работал. Результаты показали, что, используя сигнал всего от одной клетки с криптохромом, птица может ориентироваться.
Итак, можно сказать, что механизм миграции пернатых раскрыт окончательно. Кстати, ученые считают, что именно он помогает ориентироваться не только птицам, но и черепахам, бабочкам, и другим «путешественникам» на большие расстояния.
Источник
Ученые выяснили, как птицы не сбиваются с пути при дальних перелетах
Одним из наиболее значимых последних достижений Российской академии наук ее глава Александр Сергеев назвал результаты исследований орнитологов. Они нашли еще один механизм, который позволяет птицам с поразительной точностью совершать перелеты на расстояния в тысячи километров. О сути этого исследования рассказывает директор биологической станции «Рыбачий», член-корреспондент РАН Никита Чернецов.
Многие уверены, что с миграцией птиц наука давно разобралась, что они ориентируются по магнитному полю. Однако недавно авторитетный научный журнал Science признал, что миграция птиц по-прежнему остается для науки загадкой. А ведь ее изучают более 100 лет. Насколько продвинулись ученые в понимании этого феномена?
Никита Чернецов: Чтобы птица могла за тысячи километров вернуться к месту гнездования, ей нужны карта и компас. Это понял в середине 50-х годов прошлого века немецкий ученый Гюнтер Крамер. Вначале должна понять, где находится по отношению к цели, и тут ей нужна карта, а затем уже с помощью компаса выбрать и поддерживать направление движения. Сегодня наука считает, что и компас, и карта могут «работать» на разных физических принципах.
То есть магнитным полем Земли дело не ограничивается?
Никита Чернецов: Сейчас общепризнано, что птицы ориентируются с помощью трех компасных систем: по Солнцу, по звездам и по магнитному полю Земли. Солнечный компас зависит от чувства времени птиц, по сути, от их внутренних часов. А навигации по звездам они обучаются с самого раннего возраста. Вообще умение пользоваться звездным компасом своей сложностью поражает многих специалистов. Оно требует от птиц хорошо развитых когнитивных способностей, гораздо более продвинутых, чем при работе с магнитным компасом. К примеру, птицы должны замечать медленное вращение неба, выделять центр вращения.
А вот магнитный компас, о котором наслышаны многие, на самом деле долгое время не признавался рядом ученых. Ведь он предполагает, что у птиц должна быть особая система, которой нет у человека, так называемая сенсорная модальность. А потому к подобным исследованиям относились так же скептически, как, например, к изучению телепатии у людей. Ситуация изменилась, когда в 70-х годах на научных фактах было доказано существование у птиц магнитного компаса. Считается, что, в отличие от солнечного и звездного, он у птиц является врожденным. Этот компас не действует в полной темноте, работает в синем и зеленом свете и «отключается» в желтом и красном.
А каков механизм? Как птицы воспринимают магнитное поле?
Никита Чернецов: Это сложная система, на пальцах не объяснишь. Важно лишь отметить, что в сетчатке их глаза есть рецепторы, через которые запускаются химические реакции. Они преобразуют поле в зрительные образы. Можно сказать, что птицы фактически «видят» магнитное поле. Но вот что интересно. Помимо глаза для получения информации о магнитном поле у птиц существует еще один канал — это тройничный нерв. Его чувствительные окончания находятся в надклювье, откуда информация по нерву поступает в мозг.
Почему природа столь расточительна? Зачем она подарила птице сразу три компаса? Кстати, какой из них точней?
Никита Чернецов: Над этим вопросом давно бьются ученые. Кстати, над птицами очень сложно ставить эксперименты, которые дали бы однозначные ответы. Сейчас считается, что иерархия различных компасов зависит не только от видов птиц, но они разные даже у популяций одного вида. Некоторые птицы, скажем, «дальнобойщики», регулярно сверяют свой магнитный компас с астрономическим. Для тех, кто мигрирует на короткие расстояния, достаточно одного магнитного компаса. Но если с компасами у науки есть определенная ясность, хотя вопросов еще множество, то ситуация с навигационными картами птиц куда хуже.
Авторитетный журнал Science признал, что миграция птиц по-прежнему остается для науки загадкой, хотя ее изучают более 100 лет
То есть остается неясным, как птицы определяют свое местоположение по отношению к цели перелета?
Никита Чернецов: Здесь много гипотез, среди них две наиболее реалистичные. Согласно первой, птицы пользуются картой градиентов магнитного поля, в частности, его напряженности и наклонения. Они меняются от полюса к экватору, а потому могут быть координаторами широты, направления «север-юг». И в экспериментах показано, что пернатые каким-то образом умеют это измерять. Но вот как им определить на карте географическую долготу, координаты «восток-запад»? Даже люди научились определять долготу только в XVIII веке.
А чтобы птицам решить эту проблему, им надо измерять еще и третий параметр, магнитное склонение — угол между географическим и магнитным полюсами. Такая гипотеза высказана давно, но не было ее реальных подтверждений. И нам впервые в мире удалось в экспериментах с тростниковыми камышовками показать, что они обладают такой способностью, могут измерять склонение в направлении «восток — запад». Значит, могут пользоваться магнитной картой. Именно эту работу имел в виду президент РАН Александр Сергеев, говоря о последних достижениях академии. Теперь нам надо показать, что подобный механизм работает и у других птиц.
А удалось понять механизм, физику явления?
Никита Чернецов: Мы показали, что информация о долготе может поступать в мозг по тройничному нерву, о котором я уже говорил. Возможно, в надклювье есть маленькие частицы магнетита, по сути, это похоже на наш обычный компас. Сейчас данную версию изучаем вместе с учеными питерского Института ядерной физики.
Есть версия, что птицы могут ориентироваться в пространстве по запаху …
Никита Чернецов: Да,Ведь концентрация определенных веществ в атмосфере может меняться, а значит и здесь вероятно есть градиент. В ряде экспериментов птицы с «отключенной» системой обоняния теряли ориентацию. Но у этой версии немало критиков, она требует очень серьезной аргументации.
Источник
Откуда птицы знают, где юг?
Еще в школе нас учили, что с наступлением осени птицы отправляются на юг. В реальности, эта картина далеко не настолько однозначная. Во-первых, мигрируют не все виды. Казалось бы, можно привязать перелеты с наступлением холодов и нехваткой запасов еды, но есть птицы, которые отправляются на юг вне зависимости от этих условий. Перелеты же могут быть как грандиозными, с континента на континент, так и локальными – с вершины горы в теплую долину. Миграция пернатых – сложный процесс, не до конца изученный учеными. Но о том, что некоторые птицы осенью «исчезают», писал еще Аристотель. Правда он удивительным образом трактовал этот факт, видя в нем превращение одних видов в другие.
Сейчас нам уже точно известно, что происходит. Более того, пути перелета птиц накладывают на карту, фиксируя традиционные маршруты. Некоторые из них оказываются очень непростыми. А рекорд под дальности непрерывного перелета принадлежит малому веретеннику, чей самец пролетел без посадки 12 200 километров из Аляски в Новую Зеландию. А пестрогрудые лесные певуны преодолевают всего 3 200 километров, но надо учесть, что эти птички даже вместе с перьями весят менее 15 грамм, а летят из США в Венесуэлу без остановки даже на водопой.
Но мы точно не знаем, как вообще птицы понимают, где располагается тот самый юг или север и куда им лететь. Ученые считают, что есть несколько способов найти путь домой. Да-да, «зимний» дом для птиц вовсе не кажется им временным пристанищем. А местные жители вообще считают, что это их птицы вернулись домой.
Конечно, птицы не умеют пользоваться компасом и карт у них точно нет. Это у нас есть навигаторы и другие электронные устройства для прокладки пути. Птицами руководят их природные инстинкты. Интересно, что у некоторых видов первым на юг улетает молодняк, а уже потом старшие особи. Первопроходцам даже подсказать путь некому. Выходит, птицы уже с рождения каким-то образом знают, куда им лететь. Сам перелет вообще хорошо спланирован, даже форма клина неслучайна – первые птицы создают потоки воздуха, помогающие другим сородичам. А некоторые виды накапливают в организме перед полетом высокоэнергетический жир, чтобы не задумываться о еде несколько недель.
Ученые даже провели несколько экспериментов. В ходе одного из них незадолго до сезонного перелета были взяты аисты и отвезены вдаль от дома. Но птицы сразу же полетели в нужном для них направлении. Другой интересный эксперимент проводился с английскими утками. Традиционно они зимуют у себя на родине, но в данном случае яйца вывезли в Финляндию. В этой стране утки совершают сезонные перелеты. И, родившись в новой стране, английские утки тоже полетели на юг, как тут и принято.
Как птицы понимают, куда им надо лететь?
Самая популярная версия гласит, что птицы реагируют на магнитные поля Земли. Известно, что магнитные линии соединяют полюса. Возможно, пернатые ориентируются именно на эти невидимые нашему глазу направляющие. Чтобы проверить эту теорию к голубям прикрепляли магнитные пластинки, пронаблюдав за изменениями в ориентации полета. Оказалось, что птицы действительно стали хуже понимать направление движения, хотя окончательно с пути сбить их не удалось. Известно, что в клювах пернатых содержится магнетит. Этот железосодержащий минерал действует подобно компасу.
Другой возможный способ ориентации – особенности ландшафта: группы деревьев, повороты рек, горы, береговая линия. Возможно, принимают во внимание птицы и положение солнце, а ночью – луны и созвездий. Упоминание ночи неслучайно – это время суток наилучшее для перелета, ведь ветер стихает. В светлое же время суток перелетные птицы используют для ориентации дневной свет, который поляризуется молекулами газа. В результате птицы в ясный день видят некие направленные полосы на небе. Когда солнце на западе, линии идут с севера на юг, что помогает ориентации.
Насколько публикация полезна?
Нажмите на звезду, чтобы оценить!
Средняя оценка 4.9 / 5. Количество оценок: 12
Оценок пока нет. Поставьте оценку первым.
Источник