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
Как перелетные птицы ориентируются в пути?
Птицы удивительные создания. К зиме они улетают на юг, а весной возвращаются на свою родину. Людей давно интересует, как они запоминают дорогу. Чтобы ответить на этот вопрос были проделаны эксперименты. Один из экспериментов был проведён с аистами. Перед отлётом на юг их забрали с собственных гнёзд и перенесли в другие. При этом поменялось направление полёта на зимовье. Однако птицы всё равно интуитивно нашли правильную дорогу. На самолёте птиц отвозили от родных мест на несколько сот километров. Птицы брали верное направление и летели к себе домой.
Учёные выдвинули одну гипотезу, что в перелёте птицам помогают магнитные поля. Но это всего лишь гипотеза. Исчерпывающего ответа на этот вопрос так и нет.
Многие животные во время миграций ориентируются по постоянным, хорошо заметным изменениям ландшафта.
Птицы во время перелетов направляются вдоль рек и побережий.
Птицы определяют направление по положению солнца. Они с успехом рассчитывают дневное движение солнца при помощи своих «биологических часов» и определяют верное направление. Даже в облачную погоду определяют, куда двигаться, при помощи поляризованного света.
Солнечные лучи расходятся в разные стороны, однако, входя в атмосферу, они преломляются и поляризуется. Человек, к сожалению, не может использовать поляризованный свет как ориентир.
Некоторые птицы могут ориентироваться по звёздам и так же, как люди, определять север по Полярной звезде, а юг по Южному Кресту.
Между северным и южным магнитными полюсами Земли действуют невидимые силы.
Человек, чтобы определить свое местоположение, пользуется компасом.
Оказалось, что животные тоже обладают возможностями компаса и используют магнитные линии для ориентирования.
И птицы чаще всего ориентируются при помощи геомагнитного поля Земли. Они находят нужное направление темной ночью, при большой облачности, когда совершенно не видно звёзд или других ориентиров, в кромешной тьме.
По мнению учёных, «прибором», который воспринимает магнитные явления, является у птиц кровеносная система. В крови животных имеются красные кровяные шарики, которые содержат железо, а вся кровь — отличный электролит.
Например, пингвины прекрасно ориентируются во льдах. Отвезенные в глубину ледового материка, они тут же безошибочно, и по самому кратчайшему пути направляются к морю. Учёные отвезли несколько пингвинов Адели на другой конец Антарктиды. Через год, преодолев вдоль берега моря 4,5 тыс км, к старому гнезду вернулся первый из перевезенных пингвинов. В течение следующего года вернулись и остальные.
Источник
Как ориентируются перелетные птицы в перелете на тысячи километров?
Основа — это ориентация по солнцу (дневные мигранты) и по звездам (ночные) . Но птицы могут также ориентироваться и по магнитному полю земли, и по поляризованному свету.
Зрение – одно из основных средств, с помощью которого прокладывают свой маршрут мигрирующие животные. Ориентирами при этом могут служить какие-нибудь знакомые черты ландшафта, например горные цепи, реки, берега озер или очертания морских побережий.
Изучение ориентации при перелетах птиц началось в конце 1940-х годов с работ немецкого орнитолога Г. Крамера. Экспериментируя с перелетными птицами, содержащимися в неволе, он пришел к выводу, что скворцы, будучи дневными мигрантами, ориентируются во время перелетов по солнцу. Несколькими годами позже Франц и Элеонора Зауер сумели объяснить, как находят свой путь птицы, мигрирующие ночью. Работая с мелкими воробьиными, они обнаружили, что до тех пор, пока не видны звезды, передвижения птиц хаотичны. Дополнительные опыты, проведенные как в Европе, так и в Америке, подтвердили, что многие птицы, являющиеся ночными мигрантами, во время полета ориентируются по звездам.
В одном из экспериментов дроздов поместили в клетки с сильным магнитным полем, направленным поперёк магнитного поля Земли. Когда ночью дроздов выпустили, они полетели на запад вместо севера и прошли в неправильном направлении несколько сот километров. Птичий компас действительно сбился. Однако через день птицы снова повернули на север, заново откалибровав свой магнитный компас. Учёные предполагают, что птицы сориентировались по закату: то ли по направлению на Солнце, то ли по ориентации поляризованного света (птицы могут его различать) . Выяснилось, что некоторые из птиц могут вносить поправки в систему ориентирования, используя альтернативные «ключи».
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