Sätt att orientera fåglar under långa flygningar. Hur flyttfåglar navigerar. Syn som ett sätt att orientera sig i rymden

Kanske den mest omfattande, representativa och samtidigt vackra, fantastiska och lite kända till mysteriet, kategorin av representanter för vår planets fauna är fåglar. Det verkar som att allt är framför dina ögon, det vill säga ovanför ditt huvud, men än så länge har inte alla subtiliteter i deras existens upptäckts och studerats.

Trots det faktum att en avskildhet av fåglar bebor jorden i cirka 160 miljoner år (pterodactyler var fåglarnas föregångare), är lite känt om den säsongsbetonade migrationen av dessa varelser, om deras långa flygningar. Och viktigast av allt - om den unika möjligheten till orientering i världens vidsträckta vidd.

Genom att läsa inte så många publikationer och vetenskapliga studier kan vi dra slutsatsen att det är just orienteringen av fåglar under flygning som forskare började studera för bara hundra år sedan. Och det finns fortfarande inga entydiga och specifika svar på alla frågor av intresse. I grund och botten information på hypotesnivå.

Detta är dock inte förvånande. Man tror att vår civilisation bara har passerat 5-7 procent av sin existens, och samma väg ligger bakom vetenskap och andra kunskapsgrenar.

Jag noterar att jag under två decennier personligen var tvungen att ta itu med radar och visuell kontroll av luftrummet, där fåglar ganska ofta var föremål för upptäckt som luftmål. Så jag har en aning om detta ämne.

Specifikt om flyttfåglarnas orientering i deras flygningar

Det är känt att inte alla fåglar stannar kvar för att övervintra i sina livsmiljöer. Hur man sjunger Vladimir Vysotsky, "allt strävar efter värme från frost och snöstormar." Även om denna åsikt från barden nu ifrågasätts av opponentforskare.

Låt oss lämna det faktum att inte alla fåglar flyger söderut. Vissa arter föredrar de norra utkanterna av kontinenten. Men du måste erkänna att förmågan att årligen övervinna tiotusentals kilometer två gånger om året med avundsvärd uthållighet och inte misstas av det önskade "flygfältet" ibland orsakar förvåning. När allt kommer omkring har fåglar, liksom sina konkurrenter, inga konstgjorda flygplan, ingen modern navigationsutrustning, inga markbaserade spårnings- och flygkontrollsystem som när som helst kan fastställa sin plats, kontrollera kursen och korrigera rutten.

Vad kan man säga om fågelnavigering?

Många alternativ har lagts fram av forskare. Detta är en visuell orientering enligt terrängen, infrastrukturen, järnvägar och motorvägar, städer. Tja, detta är kanske sant, men först och främst för stillasittande, relativt långt flygande fåglar. Sedan solen, månen, stjärnorna och deras positioner, andra permanenta faktorer. Men som de viktigaste, förkastades många av dessa hypoteser förr eller senare, inte så mycket på grund av mångfalden av fågelarter, utan på grund av den ännu större mångfalden av deras beteende.

Nu rådande, med utvecklingen av vetenskapen, har blivit hypotesen att orientering och navigering av flyttfåglar utförs med hjälp av planetens magnetfält, som finns mellan polerna. Denna dom uttrycktes första gången för över 100 år sedan av en rysk akademiker MEN. Middendorf. Först var det framgångsrikt, och sedan erkändes det eller nekades det, utan att ge något betydande i gengäld. För med de metoder som då användes för verifiering kunde idén varken bevisas eller vederläggas.

Försöken utfördes främst på duvor, som som bekant inte är flyttfåglar. Små magneter fästes på fåglars huvud, tassar eller vingar för att ta reda på hur de påverkar flygningen. På grund av detta stördes den normala flygningen, men något svar på de frågor som uppstod gick inte att få.

För närvarande påstås den geomagnetiska orienteringen av fåglar i flygriktningen (tillsammans med andra landmärken) bevisas teoretiskt och experimentellt. Det är intressant att vid radiotekniktruppernas ledningsposter, som ett dokument, finns en "karta över ornitologisk situation" med etablerade flygrutter för fåglar. Det är värt att notera att flyttfåglarnas huvudväg, som börjar i Brest-regionen, går till nordöstra delen av republiken, där det verkar som om fåglarna samlas i stora flockar, livnär sig på en lång resa och sedan följer i en sydlig riktning. Detta är dock baserat på generaliserade långtidsobservationer. Endast.

Övergår till nyare forskning

Vid Zoological Institute i Frankfurt am Main placerades rödhakar i en stor kammare, inuti vilken konstgjorda magnetfält skapades. Med hjälp av dessa fält var det möjligt att kompensera för det geomagnetiska fältet eller skapa dess andra styrkor. Fåglar isolerades från alla andra yttre landmärken.

I ett normalt geomagnetiskt fält valde fåglarna rätt riktning för sin flytt. När fältet försvagades med 2-4 gånger eller fördubblades, rusade de kontrollerade slumpmässigt runt kammaren och förlorade all orientering. Samlades igen bara utanför strålningszonen. Liknande störningar i navigeringsförmågan hos flyttfåglar observeras också under kraftiga magnetiska stormar.

Förresten, om fåglarnas känslighet för ultrahögfrekventa radioemissioner. Om någon inte vet, har flygmål, som inkluderar de upptäckta täta flockarna av fåglar, på skärmarna på radarstationer ett märke som liknar märket för ett riktigt låghastighetsmål, såsom ballonger, helikoptrar, lätta flygplan, meteorologiska formationer eller något annat sånt.

Ett av de beprövade sätten att känna igen typen av "fågel eller mål" är att bestråla detta mål med direkt strålning från radarn, i synnerhet en radarhöjdmätare. Efter en tid av intensiv exponering, om målet är en flock fåglar, kommer det att sönderfalla. Det är så fågelflockar känns igen i praktiken.

Och nyligen lade biologer för första gången fram och underbyggde versionen av hur flyttfåglar känner magnetfältet.

"Det finns två hypoteser, förklarar Dmitry Kishkinev, anställd vid ett av universiteten i Kanada, - magnetisk och olfaktorisk (olfaktorisk). För närvarande letar forskare aktivt efter magnetoreceptiva organ som kan fungera som en inre kompass för fåglar. Enligt en version har fåglar i näthinnan vissa fotoreceptorer som kan se magnetfältet. Det var liksom bevisat att känsligheten för magnetfältet är kopplad till synen. Man tror att näthinnan innehåller ljuskänsliga proteiner - kryptokromer, som under påverkan av ljus och ett magnetfält kan exciteras på olika sätt beroende på orienteringen av dess kraftlinjer. Det andra alternativet föreslog att fåglar har ett magnetiskt känsligt organ i sin övre näbb - för 15 år sedan hittades celler som innehöll en stor mängd järnoxid där. Forskare beslutade då att detta är den önskade magnetoreceptorn, kopplad till fågelns hjärna av trigeminusnerven.

Det var där de slutade

Varför? Ja, eftersom fåglarnas organ i samband med att lösa frågor av intresse praktiskt taget inte studeras noggrant. Forskare delar förmågan i fåglarnas orientering (riktningsval) och navigering - förmågan att inte bara upprätthålla en strikt rörelseriktning, utan också att representera sin sanna plats i förhållande till målet.

Tack vare experiment som har pågått sedan 60-talet trodde forskare att fåglar kunde navigera på flera sätt.

Forskare under ledning av Kishkinev fångade sångare vid Rybachy biologiska station (Curonian Spit, Kaliningrad-regionen) på våren, när fåglarna flyger norrut. Enligt ringmärkningsdata vet biologer att dessa fåglar måste flyga för häckning antingen till de baltiska staterna eller till den nordvästra delen av Ryssland (till Leningrad-regionen, Karelen), eller till södra Finland. De fångade fåglarna fördes till Moskva med flyg, och några av dem opererades: ena hälften av sångarna skars i trigeminusnerven och den andra hälften gjordes samma snitt i näbben, men utan att skära ner nerven. Detta gjordes för att utesluta påverkan på fåglars navigering av själva operationen på näbben.

För att ta reda på hur operationen kommer att påverka navigeringen av fåglar fördes de till den biologiska stationen vid Moskvas statliga universitet nära Zvenigorod, men av någon anledning släpptes de inte. Burmetoden användes för att studera fåglars flyttbeteende. Emlena. Det är en kotte med ett nät ovanpå genom vilket fågeln kan se stjärnorna. Kärnan i metoden är som följer: under flyttsäsongen placeras fågeln i denna bur, och när den börjar flyttande "drivning", börjar den hoppa och lämna spår på konens väggar i den riktning där den behöver att flyga med naturligt samtal. Experimentet, vars resultat publicerades i den vetenskapliga pressen, visade att fåglar med en avskuren nerv inte kände att de hade transporterats - de fortsatte att navigera mot nordost och trodde att de fortfarande befann sig i Kaliningrad-regionen. Och de falskt manövrerade fåglarna insåg att de var tusen kilometer från fångstplatsen och kompenserade för riktningen från nordost till nordväst.

Forskare tror att den avskurna nerven överförde viss information till fågelns hjärna, troligen genom ett magnetfält, om dess nuvarande plats på jordens yta. Men för att veta sin plats måste en fågel antingen ha ett "rutnät" av jordens magnetfält eller känna till naturen av dess förändring i longitud och latitud.

Men var är detta "rutnät" och hur vet man fältförändringen?

"Det verkar för mig att nätalternativet är mycket komplicerat, eftersom naturen alltid väljer mindre exakta, men enkla mekanismer. Troligtvis känner fåglarna att fältstyrkan växer för mycket när de rör sig och när en viss tröskel som är genetiskt betingad överskrids slår fågeln på "beredskapsplan". Istället för att flyga nordost växlar hennes omborddator till "flyg nordväst"– förklarade författaren till studien.

Så detta experiment kan anses vara ofullständigt. Dessutom har de magnetiska receptorerna i sig ännu inte hittats i underkäken; dessutom har nyare studier visat att järninnehållande celler inte är nervceller, utan makrofager som konsumerar bakterier. Och sådana celler finns inte bara i näbben, utan också i andra vävnader.

Det vill säga, vi har en situation som inte har utvecklats till förmån för modern världsvetenskap: många observationer bekräftar att fåglar är perfekt orienterade, särskilt under långa säsongsflygningar över stora avstånd - flygande över stora havsvidder utan visuella "kontrollpunkter", inte bara längs jordens magnetfält, men också genom att justera dess rutter med hänsyn till den magnetiska deklinationen, det vill säga att ta hänsyn till vinkelavvikelserna i riktningarna för jordens geografiska och magnetiska poler. Men för att hitta den biologiska mekanismen för att bestämma dessa magnetiska meridianer, det vill säga den ökända "fågelkompassen", och för att ta reda på principen för dess funktion, kan en person ännu inte.

Men det fanns en annan djärv och oväntad version. Om "migrationsångest" är en av de viktiga orsakerna till början av fågelflyttningen, så uppstår frågan: är inte ökningen av magnetisk aktivitet (ungefär två gånger) som inträffar på jorden två gånger om året - under perioderna med vår- och höstdagjämningar - under perioder deras (fåglar) flytt?

Det är allt som kan sägas om idag. Det finns hypoteser, men människan, "naturens kung", kan ännu inte gå längre.

Bara lite information

Tärnan lämnade sitt bo i Finland omkring den 15 augusti 1996 och fångades den 24 januari 1997 i Australien. Hon flög 25 750 km. Flyghöjden överstiger vanligtvis inte 3 tusen meter, men det har förekommit fall av klättring upp till 6 300 meter (radarmätningar).

De viktigaste flyttvägarna från den europeiska delen av Ryssland: av nästan tvåhundra arter av flyttfåglar går 16 till Australien, 16 går till Nordamerika, 5 går till Sydamerika, 95 går till Afrika.

Svanar, storkar, tranor och gäss flyger i familjer eller stora samhällen. Storkar under långa flygningar kan periodvis somna i farten i 10-15 minuter.

Flocken leds som regel av den mest erfarna fågeln - ledaren, som redan har flugit längs denna väg. Det fanns dock fall av ersättning av ledaren under flykten med "ställföreträdare" som flög bakom, såväl som sammanslagning av två kilar till en. Dessutom märktes det att detta hände i de fall då några av fåglarna blev trötta under flykten och de började falla ur funktion. Och slutsatsen blev att den tillfälliga sammansmältningen av kilarna gjordes för de tröttas moraliska stöd. Det märktes att de starkare fåglarna såg ut att trycka in de svagare i leden. Efter en tid delade sig de inriktade kilarna igen i flera och fortsatte sin normala flygning.

Och något annat otroligt.

I de förband som tillhandahåller flygflyg och kontroll var vi beväpnade med drivande radiostationer av typen PAR-8 (då modernare system). Dessa system är en mellanvågssändare som sänder ut morsekod. Dessutom ställs teckenuppsättningen in individuellt för varje specifik radioenhet.

Antennen bestod av fyra parallella sändarkablar placerade i höjd med masterna. Denna antenn bildade två strålningsmönster i motsatta riktningar, det vill säga två strålar. Och planet som tog emot denna speciella uppsättning, med fokus på maximal strålning, gick till just den här färden. Och under perioder med säsongsflyg, i synnerhet kranar, märkte vi varje gång att flockarna gick direkt till vår enhet och korrigerade sedan den vidare flygriktningen.

Trots att sex kilometer från vår lilla enhet låg centralorten, ganska vidsträckt, med tre-fyra våningar höga byggnader, rör och annat som skulle kunna fungera som en mycket mer kontrasterande visuell referens. Det visar sig att fåglarna fångade strålningen från enheten?

Det bör noteras att flockar av mindre fåglar stannade för natten på dessa antennkablar. Lyckligtvis tillåts styrka. Och efter en natts vila fortsatte flyget. Det är möjligt att radiodriven strålning också hjälpte dem att hitta en så okonventionell viloplats i mörkret. Det är värt att säga att det inte fanns några träd runt omkring, området var öde och högspänningsledningen, som ännu inte var ansluten vid den tiden, var borta från fågelspår och passade tydligen inte dem.

Några av mina klasskamrater i examen tilldelades flottan, i synnerhet till fartygen i kommando- och mätkomplexet, som ger konstant övervakning av rymdobjekt. Inklusive bebott. Killarna pratade om fall då fågelflockar, vanligtvis i dåligt väder, hittade dessa fartyg mitt ute i haven (enligt fartygens radioutsläpp?) och, för att inte dö, bokstavligen fastnade runt deras däck, utrustning och överbyggnader. Och efter att vädret klarnat upp, matade av sjömännen, återupptog de flyget. Preliminärt gör en avskedsflygning runt fartyget. Naturligtvis, förutom de som dog. Även sjömän från andra militära fartyg berättade detsamma. Ornitologer anser att en sådan förbiflygning inte är ett tecken på tacksamhet, utan ett test av vingarna och flockens förmåga att fortsätta flyga.

Och tills fåglarna har studerats grundligt, tills ett effektivt, åtminstone i form av en fungerande layout, svänghjul som en arbetskopia av en fågel skapas, kommer uppenbarligen hypoteserna att förbli så.

För att korrekt plotta en kurs för det avsedda målet, tar navigatören på ett fartyg eller flygplan till hjälp av komplexa navigationsinstrument, använder kartor, tabeller och nu GPS-navigering, gps-övervakning. Desto mer överraskande i detta sammanhang verkar fåglarnas och djurens förmåga att orientera sig med otrolig noggrannhet i förhållande till jordens yta. Fåglar beter sig särskilt omisskännligt i rymden. Avstånden som fåglarna täcker under säsongsvandringar är ibland mycket stora. Så till exempel flyger arktiska tärnor en två månader lång flygning från Arktis till Antarktis, som täcker cirka 17 tusen kilometer. Och vadare migrerar från Aleuterna och Alaska till Hawaiiöarna och flyger över havet i cirka 3 300 kilometer. Dessa fakta är av intresse inte bara ur en fysiologisk synvinkel. Av särskild överraskning är fåglarnas omisskännliga orientering över havet. Om man under en flygning över land kan anta närvaron av några välbekanta visuella landmärken, vilken typ av landmärken kan då mötas på en monoton vattenyta?

Det är också känt att fåglar alltid återvänder till sina platser efter avlägsna vandringar. Således återvände amerikanska tärnor, transporterade 800-1200 kilometer från sina häckningsplatser, till sina gamla platser, till Mexikanska golfens stränder, på några dagar. Liknande experiment har gjorts med andra fåglar. Resultaten var desamma.

Inte bara "flyttfåglar", utan också "bosatta" fåglar har en viss orienteringsförmåga (en tränad kan återvända till duvslaget från ett avstånd av 300-400 kilometer). Fåglarnas förmåga att navigera i rymden var känd under antiken. Då använde de redan duvpost. Men i sig själva gav observationer av fåglarnas flygningar, deras beteende, praktiskt taget ingenting för att klargöra orsakerna till orientering. Fram till nu finns det bara många gissningar och teorier om denna fråga.

Den engelske vetenskapsmannen Metoz konstaterade empiriskt att brevduvor orienterar sig sämre på molniga dagar. Lanserade från ett avstånd på mer än 100 kilometer, avvek de med en känd vinkel från den korrekta flygriktningen. En solig dag var detta fel mycket mindre. På grundval av detta framfördes åsikten att fåglar orienterar sig efter solen.

Det är känt att orientering av solen i naturen verkligen existerar. Så, till exempel, vissa vattenlevande insekter, havsspindlar har förmågan att navigera efter solen. Utsläppta i det öppna havet kommer de omisskännligt att rusa tillbaka till stranden - deras vanliga livsmiljö. När solens position på himlen ändras ändrar spindlarna både vinkel och rörelseriktning.

Alla dessa fakta talar i viss mån till förmån för Metosis-teorin. En betydande invändning mot det är dock många fåglars nattflyg. Det är sant att vissa forskare tror att i det här fallet styrs fåglarna av stjärnorna. Den så kallade magnetteorin har blivit utbredd. Tanken att fåglar har ett speciellt, "magnetiskt sinne" som gör att de kan navigera i jordens magnetfält, uttrycktes i mitten av 1800-talet av akademiker Midendorf. Därefter fann denna teori många anhängare. Däremot hade många laboratorieexperiment, under vilka magnetfält skapades, i intensitet många gånger större än jordens magnetfält, ingen synlig effekt på fåglarna.

Nyligen har den "magnetiska teorin" kritiserats av fysiologer och fysiker. Ändå bör det noteras att flyttfåglar visar en viss känslighet för vissa speciella typer av elektromagnetiska svängningar. Så till exempel har amatöruppfödare av duvor länge noterat att duvor orienterar sig sämre nära kraftfulla radiostationer. Deras uttalanden togs vanligtvis inte på allvar. Men under andra världskriget erhölls många uppgifter om effekten på flyttfåglar av ultrakorta vågor som sänds ut av radarinstallationer (radar). Det är konstigt att radarstrålningen inte hade en synlig effekt på sittande fåglar, ens på mycket nära avstånd, men strålning riktad mot flygande fåglar bröt deras formation.

Ur synvinkel en vetenskap som studerar levnadsvillkoren för olika djur. fåglarnas förmåga att navigera i rymden är ganska naturlig. Den extraordinära rörelsehastigheten och förmågan att täcka betydande avstånd på kort tid skiljer fåglar från andra representanter för vår planets levande värld. Sökandet efter mat långt från boet bidrog utan tvekan till utvecklingen av extraordinära förmågor att navigera i rymden jämfört med andra djur. Men som vi kan se har mekanismen för detta intressanta fenomen ännu inte upptäckts. Än så länge kan vi bara anta att fåglarnas komplexa instinkt inte är baserad på någon enskild faktor. Kanske inkluderar det element av astronomisk orientering mot solen, särskilt eftersom ett antal djur har denna förmåga.

Uppenbarligen kan visuell orientering längs jordens yta också spela en viktig roll, med tanke på att fåglarnas syn skiljer sig åt i ett antal funktioner. Det finns, naturligtvis, några andra viktiga, men okända för vetenskapen faktorer. Huruvida det så kallade magnetiska sinnet hos fåglar är bland dem är det ännu inte möjligt att säga med säkerhet. Endast ytterligare forskning med deltagande av forskare från olika specialiteter kommer tydligen att bidra till att lösa denna naturgåta.

Ett relativt litet antal arter och individer av anseriformes, doppingar, skaft, rovdjur, vadare, måsar, måsar övervintrar i de södra regionerna av forna Sovjetunionen längs Svarta havet, i Transkaukasien, i södra Kaspiska havet och i vissa regioner i Centralasien. Den överväldigande majoriteten av arter och individer av våra fåglar övervintrar utanför landet på de brittiska öarna och i södra Europa, i Medelhavet, i många delar av Afrika och Asien. Till exempel övervintrar många småfåglar från den europeiska delen av forna Sovjetunionen (sångare, sångare, svalor, etc.) i Sydafrika och flyger från övervintringsplatser upp till 9-10 tusen km. Flygbanorna för vissa arter är ännu längre. Arktiska tärnor häckar längs Barentshavets kuster - Sterna paradisea övervintrar utanför Australiens kust och flyger bara i en riktning upp till 16-18 tusen km. Nästan samma vandringsväg observeras för den brunvingade plättaren Charadrius dominica som häckar i Sibiriens tundra och övervintrar i Nya Zeeland, och för ryggsvalsen Hirundapus caudacutus som flyger från östra Sibirien till Australien och Tasmanien (12-14) tusen km); en del av vägen de flyger över havet.

Under flyttningar flyger fåglarna med normala hastigheter, omväxlande flygning med stopp för vila och matning. Höstflyttningar sker vanligtvis i långsammare takt än vårflyttningar. Små passerinfåglar under flyttningar rör sig i genomsnitt 50-100 km per dag, ankor - 100-500 km etc. Således spenderar fåglar i genomsnitt relativt lite tid på flygningen per dag, ibland bara 1-2 timmar. även små landfåglar, som amerikanska trädsångare - Dendroica, som vandrar över havet, kan flyga 3-4 tusen km utan att stanna. för 60-70 timmars kontinuerlig flygning. Men sådana ansträngande vandringar har bara identifierats hos ett litet antal arter.

Flyghöjden beror på många faktorer: fågelarter och pelletskapacitet, väder, luftflödeshastigheter på olika höjder etc. Flygplans- och radarobservationer har visat att de flesta arter vandrar på en höjd av 450-750 m; enskilda flockar kan flyga ganska lågt över marken. Flytttranor, gäss, vadare och duvor noterades mycket mindre frekvent på höjder upp till 1,5 km och däröver. I bergen observerades flockar av flygande strandfåglar, gäss, tranor även på en höjd av 6-9 km över havet (vid den 9:e kilometern är syrehalten 70% mindre än vid havsnivån). Vattenfåglar (lommar, doppingar, alkor) simmar en del av flygbanan och kornknarren passerar till fots. Många fågelarter, som vanligtvis bara är aktiva under dagtid, vandrar på natten och äter under dagen (många spetsfuglar, vadare, etc.), medan andra behåller sin vanliga dagliga aktivitetsrytm under flyttperioden.

Hos flyttfåglar, under förberedelseperioden för migration, förändras ämnesomsättningens natur, vilket leder till ackumulering av betydande fettreserver med förbättrad näring. När de oxideras frigör fetter nästan dubbelt så mycket energi som kolhydrater och proteiner. Reservfett, efter behov, kommer in i blodomloppet och levereras till arbetande muskler. När fetter oxideras bildas vatten, vilket kompenserar för förlusten av fukt vid andning. Särskilt stora fettreserver finns hos arter som tvingas flyga nonstop under flytt under lång tid. Hos de redan nämnda amerikanska trädsångarna innan de flyger över havet kan fettreserverna vara upp till 30-35% av deras massa. Efter ett sådant kast matar fåglarna intensivt, återställer sina energireserver och fortsätter sin flygning igen.

Förändringen i ämnesomsättningens natur, som förbereder kroppen för en flygning eller för övervintringsförhållanden, tillhandahålls av en kombination av den interna årliga rytmen av fysiologiska processer och säsongsmässiga förändringar i levnadsförhållandena, främst genom en förändring av längden på dagsljustimmar (förlängning på våren och förkortning på sensommaren); förmodligen spelar säsongsförändringar i foder också en roll. Hos fåglar som har samlat på sig energiresurser, under påverkan av yttre stimuli (förändringar i dygnets längd, väder, brist på mat), uppstår den så kallade "flyttångesten", då fågelns beteende förändras dramatiskt och en önskan om att migrera uppstår.

De allra flesta nomad- och flyttfåglar har en distinkt häckande konservatism. Det visar sig i det faktum att häckande fåglar nästa år återvänder från övervintringen till platsen för den tidigare häckningen och antingen ockuperar det gamla boet eller bygger ett nytt i närheten. Unga fåglar som har uppnått sexuell mognad återvänder till sitt hemland, men oftare bosätter de sig på något avstånd (hundratals meter - tiotals kilometer) från platsen där de kläcktes (bild 63). Häckande konservatism, som är mindre uttalad hos unga fåglar, gör att arten kan befolka nya territorier som är lämpliga för den och, vilket ger en blandning av populationen, förhindrar inavel (nära besläktad korsning). Den häckande konservatismen hos vuxna fåglar gör att de kan häcka i ett välkänt område, vilket gör det lättare att söka föda och fly från fiender. Det finns också en konstant övervintringsplats.

Hur fåglar navigerar under flyttningar, hur de väljer flygriktning, tar sig till ett visst område för övervintring och återvänder tusentals kilometer till sin häckningsplats - Trots olika studier finns det inget svar på denna fråga ännu. Uppenbarligen har flyttfåglar en medfödd flyttningsinstinkt som gör att de kan välja den önskade allmänna flyttriktningen. Men denna medfödda instinkt under påverkan av miljöförhållanden kan tydligen förändras snabbt.

Ägg från etablerade engelska gräsänder har ruvts i Finland. Växande unga gräsänder, som lokala änder, flög iväg för att övervintra på hösten, och nästa vår återvände en betydande del av dem (36 av 66) till Finland i utsättningsområdet och häckade där. Ingen av dessa fåglar har hittats i England. Svartgås är migrerande. Deras ägg inkuberades i England och på hösten betedde sig ungfåglarna på en ny plats som stillasittande fåglar. Det är alltså fortfarande omöjligt att förklara både själva migrationslusten och orienteringen under flykten enbart med medfödda reflexer. Experimentella studier och fältobservationer visar att flyttfåglar är kapabla till himmelsnavigering: att välja önskad flygriktning enligt solens, månens och stjärnornas position. I molnigt väder eller när bilden av stjärnhimlen förändrades under experiment i planetariet försämrades orienteringsförmågan märkbart.

Från och med idag, Gerasim Gracheviks dag, väntas flyttfåglar i Ryssland. De gör långdistansflyg och återvänder från varma länder. Hur är de orienterade? Varför flyger de som en kil? Vad äter dem? Vi bestämde oss för att svara på dessa och andra "fågel"-frågor.

Hur man får vägbeskrivningar

Hur gör man inte ett misstag med rutten? När allt kommer omkring kommer ett misstag att kosta ditt liv! Men för kryssningsresenärer är detta inget problem alls: rutter har länge definierats och förblir oförändrade från år till år. Vart man ska ta vägen kommer den yngre generationen att lära sig av äldre kamrater. Men vad händer om det bara finns en oerfaren unge i flocken? Hur tar man reda på vägen utan en karta och en gps-navigator? Det visar sig att varje fågel har en sådan navigator, det är en medfödd instinkt som leder fåglarna i rätt riktning. Detta bekräftas av fall då unga individer gjorde sin första flygning helt självständigt.

Vind, vind, du är mäktig!

Väderförhållandena påverkar verkligen migrationsförloppet. Vid varmt väder flyger fåglarna längre och flödet av ankommande fåglar ökar dramatiskt. Och om plötsligt en kraftig köldknäck inträder kan fåglarna till och med vända tillbaka söderut. Under höstflyttningen bidrar en köldknäpp till en snabbare avgång. Ankor kan röra sig söderut utan att stanna och täcker långa sträckor - 150-200 km. Vinden kan störa flygningen och omvänt bidra. Måsar, som flyger ganska långsamt, flyger i lugnt eller med lagom vind. Naturligtvis, med en sådan assistent, är flygningen mer intensiv.

Räkna i ordning!

Många fåglar flyger i en kil, som tranor och gäss. Vissa tror att fåglar flyger som en kil för att skära genom luften, precis som fören på ett fartyg skär genom vågorna. Men det är inte. Meningen med det kilformade systemet är dock, som alla andra (rang, båge, sned linje), att fåglarna inte faller in i de virvelliknande luftströmmar som skapas av grannarnas vingars rörelser. På grund av att fåglarna framför slår med vingarna skapas ytterligare lyft för de som flyger bakom. Gäss sparar alltså upp till 20 % av energin. Samtidigt tilldelas ett stort ansvar fågeln som flyger framför: den är en guide och guide för hela flocken. Detta är hårt arbete: sinnesorganen och nervsystemet är i konstant spänning. Därför tröttnar den ledande fågeln snabbare och ersätts snart av en annan.

Flygflyg och lunch enligt tidtabell!

Under flygningen kommer flocken inte alltid att kunna äta fullt ut - möjligheterna att skaffa mat är mycket begränsade. Var hämtar du styrkan till så hårt arbete? När vi åker på en lång resa tenderar vi att tänka på vår kost i förväg. Så fåglarna föredrar att äta bra på banan: som förberedelse för flygningen äter de mycket tätt för att samla mer fettreserver för en lång flygning.

Vilotid och flygtimme

Flygningen är svår och energitillgången torkar snabbt upp, så det är mycket viktigt för fåglarna att återhämta sig. Vissa fågelarter flyger nästan utan vila: en skogssnäppa, till exempel, täcker ett avstånd på upp till 500 km på en natt utan att stanna. Andra kan inte skryta med sådan uthållighet och gör många stopp. Som regel är hastigheten för dessa fåglar liten. De ordnar en vila för sig själva nära reservoarerna, där de kan återhämta sig, friska upp sig och släcka sin törst. Det tar mycket tid, och i genomsnitt tar det ungefär en timme att flyga om dagen.

Vandrar i mörkret

Många fåglar flyttar på natten. Vaktlar, sothöns och snäppor flyger till exempel bara på natten. Dessutom flyger inte bara nattaktiva fåglar på natten: vildgäss, lommar och många ankor fortsätter sin resa när som helst på dygnet. Men hur flyger fåglar på natten, vana vid dagsljus? Faktum är att fåglar kan navigera efter stjärnorna, solen och landskapets konturer. De bestämmer också lätt sin plats genom jordens magnetfält, så de kan röra sig under förhållanden med mycket dålig och till och med noll sikt.

9. Orientering av fåglar efter solen

I vetenskapshistorien är det inte ovanligt att en forskare, som strävar efter ett resultat, får ett annat, ibland mycket viktigare. Men det händer också att en vetenskapsman hittar en lysande lösning på exakt det problem som han själv ställt, och samtidigt upptäcker att orsakerna till fenomenet som studeras är mycket djupare än han förväntade sig.

Det var på detta sätt som Cramer gjorde sin upptäckt, varefter många biologer vid olika forskningscentra övergav sitt nuvarande arbete för att ansluta sig till dem som kämpade för att lösa gåtan med den levande klockan.

Gustav Kramer föddes i Mannheim 1910 och fick sin biologiska utbildning vid universiteten i Freiburg och Berlin. Hans första vetenskapliga arbete inom området för fysiologi hos de lägre ryggradsdjuren var så lovande att han vid tjugosju års ålder utnämndes till chef för avdelningen för fysiologi vid Neapels zoologiska station.

Han började sin världsberömda forskning om orienteringen av fåglar under flygning vid universitetet i Heidelberg och fortsatte vid Institutet för marinbiologi. Max Planck i Wilhelmshaven, belägen på västkusten av kalla Nordsjön. När han såg sjöfåglarna flyga snabbt till häckningsplatser, begrundade Cramer det urgamla mysteriet med flygning, den fantastiska precision med vilken flyttfåglar hittar sin väg till en avlägsen destination.

Ris. 30. Exceptionell flygväg för tärnan.

Han förundrades över den arktiska tärnans heroism, den extraordinära flygaren som häckar ett och ett halvt hundra kilometer från Nordpolen, och med höstens början flyger över Kanada, sedan över Atlantens livlösa vidder till de västra stränderna av Afrika och, efter att ha rundat Godahoppsudden, återstår att övervintra söder om Port Elizabeth.

Men den arktiska tärnan är inte det enda exemplet på spetskompetens inom navigeringskonsten. Den Nya Zeelands bronsgöken täcker en sträcka på två tusen kilometer, flyger över Tasmanhavet till Australien, och därifrån ytterligare femtonhundra kilometer norrut över Korallhavet till dess små övervintringsområden i Bismarcks skärgård och Salomonöarna. Det är ännu mer förvånande att en ung gök, som gör en sådan flygning för första gången, kan göra det ensam, före sina föräldrar med minst en månad.

Ringad vithövdad zonotrichia återvänder år efter år till samma buske i trädgården hos professor L. Menwald i San Jose (Kalifornien), och flyger tre och ett halvt tusen kilometer från sina häckningsplatser i Alaska.

Mysteriet med sådana exakt riktade flygningar har länge varit av intresse för biologer, och de har förklarat det på olika sätt. Och det är inte förvånande: problemet var extremt komplext, och det fanns inga möjligheter att vetenskapligt utveckla det vid den tiden.

Därför, när Cramer rapporterade till International Congress of Ornithologists om resultaten av hans experiment om studiet av fåglarnas orientering, blev kongressen förvånad och glad. R. Peterson sa: "Gustav Kramers rapport om experiment med starar, som visade att den enda orienteringskällan för fåglar är solen, är oerhört spännande och fängslande."

Studieområdet för djurvandring är mycket brett, och att bestämma migrationsriktningen är naturligtvis bara en av dess aspekter. Men inträngning i en aspekt leder ofta till ett klargörande av hela problemet som helhet.

Som vi har sett migrerar djur ofta till mycket avlägsna platser och där hittar de det slutliga, ibland försumbara målet för sin flykt. Sådan noggrannhet skulle vara fysiskt omöjlig i avsaknad av något slags kontrollsystem, liknande kontrollsystemet för en målsökande torped.

Samtidigt är det oerhört viktigt att förstå att ett sådant styrsystem inte kan fungera utan ett ständigt inflöde av information från omvärlden. En målsökande torped måste ta emot signaler som studsar från målet annars missar den. På samma sätt måste djur få signaler från omgivningen, annars fungerar inte mekanismen som styr dem.

Men vilka är signalerna? Information som kommer från omgivningen kan uppfattas antingen av fågelns sinnesorgan som vi känner till, eller ännu inte kända. Samtidigt måste den, oavsett hur denna information uppfattas, vara sådan att fågeln kan lösa tre problem.

För det första, var den är för tillfället och i vilken riktning den behöver gå längre.

För det tredje, hur du tar reda på destinationen när du kommer dit.

Finns det något enda sinne, känt eller okänt för oss, genom vilket fågeln kan få svar på alla dessa frågor? Låt oss försöka överväga möjliga typer av information.

Varje föremål på jordens yta utstrålar värme. Heta föremål avger högintensiv, kortvågig strålning, medan kalla föremål avger lågintensiv, långvågig strålning. Därför kommer både frekvensen och intensiteten av strålningen vid polerna att skilja sig mycket från de nära ekvatorn. Man kan anta att långväga migranter uppmärksammar denna skillnad. Men, som Griffin noterade, skulle detta vara en för enkel förklaring till fåglarnas förmåga att navigera.

Tre fakta motsäger denna förklaring. Strålning fortplantar sig i en rak linje. Därför kommer strålningen från ett föremål som ligger bara ett och ett halvt hundra kilometer från fågeln att falla till en punkt som ligger mycket högre än nivån på vanliga fågelflygningar. Dessutom är termisk strålning starkt förvrängd av sådana drag i landskapet som skogar, sjöar, öknar, städer, som introducerar det så kallade "bruset" i det. Slutligen har ingen hittills på ett övertygande sätt bevisat att fåglar kan uppfatta förändringar i värmestrålningen.

Allt detta gäller vanlig värmestrålning. Men vad sägs om något mindre självklart? Med jordens magnetfält till exempel. Den har också utsetts till en möjlig "kompass" för fåglar. Jordens magnetfälts ekvipotentiallinjer sammanfaller ungefär med parallellerna. Om fågeln känner skillnaden i magnetfältets styrka, kan den bestämma den geografiska latituden för sin plats. Eller, säg, magnetisk lutning. Om fågeln uppfattar det, kommer pilen på dess "kompass" att vara i ett horisontellt läge ovanför ekvatorn och nästan vertikalt - vid polerna. Om du ändrar positionen för denna pil kommer fågeln att se var den är. Men även här finns det hinder. Experiment har visat att fåglar inte reagerar på ett magnetfält, till och med mycket starkare än jordens magnetfält. Dessutom har försöksledare aldrig kunnat lära fåglar att reagera på magnetfält.

Vilka andra egenskaper i fågelns miljö kan ge den information om dess placering? Uppenbarligen jordens rotation. Vinkelhastigheten för dess rotation är sådan att en punkt på jordens yta, som ligger nära ekvatorn, rör sig med en hastighet av cirka 1600 km / h. Om en fågel flyger österut med en hastighet av 100 km/h kommer dess sanna hastighet (i förhållande till solen) att vara cirka 1700 km/h, och om den flyger västerut, då cirka 1500 km/h. Om fågeln uppfattar denna skillnad kan den tydligen bestämma flygriktningen och den geografiska latituden för dess plats.

Vad händer om fågeln inte flyger? Ett fall är känt när gäss med klippta vingar reste flera kilometer i riktning mot sina vanliga flyg. Dessutom har det på ett övertygande sätt visat sig att burfåglar är utmärkta på att bestämma riktning. Men trots bevisen på fakta har forskare fortfarande inte kunnat fastställa vad som hjälper fåglar att navigera under flygning.

Så vi har en uppfattning om komplexiteten i problemet Cramer står inför. En avsevärd svårighet i experiment om studiet av fåglarnas orientering var att bestämma riktningen för deras flygning, eftersom den endast kunde observeras genom att följa fåglarna. En ny experimentell metod behövdes.

Det har länge varit känt att fåglar som hålls i burar under flyttsäsongen visar vad som kallas "flyttrastlöshet": de flyger från plats till plats, men håller samtidigt en viss riktning. Är det inte den riktningen de skulle ta för att flyga om de var lediga? Kramer bestämde sig för att svara på denna fråga.

Han valde den europeiska staren som ett objekt för sina observationer, som perfekt tål att hållas i burar, är lätt att tämja och kan tränas.

Och snart skaffade laboratoriet i Wilhelmshaven unga gulmunade fåglar, och Kramer väntade otåligt på slutet av sommaren, när höstens flygningar börjar.

Redan innan de svala oktoberdagarna började, etablerade han en kontinuerlig observation av sina starar under dagsljuset (eftersom stararnas flygning sker under dagen). Från Wilhelmshaven går starar vanligtvis sydväst på hösten. Skulle burstarar föredra denna riktning? Cramer hade inte länge att vänta: i oktober slog hans fåglar nervöst i de sydvästra hörnen av sina burar.

Vilka landmärken använde fåglarna? Kanske något rent fysiskt inslag i terrängen, som ett träd eller en kulle? Cramer placerade burarna på olika ställen och täckte botten av burarna så att staren bara kunde se himlen, men fåglarna rusade ändå envist åt sydväst. Nästa vår, när stararnas flygriktning ändrades mot nordväst, föredrog fåglarna i sina burar nordvästlig riktning.

Detta är kärnan i den experimentella metod som Kramer har letat efter så länge. Nu var han tvungen att skapa utrustning för att göra tusentals observationer och bearbeta dem statistiskt.

En rund bur byggdes med en absolut symmetrisk inre yta: fågeln i den hade inga landmärken genom vilka den kunde bestämma riktningen. Från en abborre som ligger i mitten av buren, under perioden av migrationsstörningar, fladdrade fågeln ständigt upp och försökte flyga hela tiden i en riktning. Det genomskinliga plastgolvet gjorde att en observatör som låg under buren kunde följa fågeln. För att säkerställa en korrekt registrering av fågelns position vid varje givet ögonblick, märktes plasten upp i ett antal sektorer.

Den viktigaste variabeln i Cramers experiment var riktningen för ljuset som kom in i cellen. Därför placerade han den experimentella runda buren i en sexsidig paviljong, vars varje sida hade ett fönster med luckor. En spegel var fäst på insidan av slutaren, vilket ändrade riktningen för ljusstrålen som kom in i buren. Och slutligen kunde både buren och skärmen runt paviljongen roteras.

När allt var klart slog sig Kramer ner under den genomskinliga botten av buren med en anteckningsbok och en penna i händerna och var tionde sekund registrerade vilka av de markerade sektorerna fågeln ockuperade. På morgonen under minst en timme noterade Cramer fågelns position och blev mycket snart övertygad om att varken utrustningen eller hans egen närvaro störde stararna.

Nu hindrades forskarna inte längre av de osäkerheter och felaktigheter som är oundvikliga när man observerar i fält. Laboratorieerfarenheten gjorde det möjligt för försöksledaren att ändra de kontrollerade förhållandena på vilket sätt han ville. Hur kommer till exempel fåglar att bete sig om en ljusstråle som kommer in i en bur reflekteras av en spegel i rät vinkel mot dess naturliga riktning? Faktum är att i en sådan situation bör solens position tyckas vridas 90 ° till fågeln i bur.

Ris. 32. En stare som tränats på att flyga i samma riktning samtidigt (till exempel när solens strålar föll i den riktning som indikeras av en ljuspil) visste i vilken riktning han skulle flyga någon annan tid på dygnet (till exempel när solens strålar föll i den mörka pilens riktning). Prickarna visar fågelns individuella positioner.

Återigen skrev Kramer pedantiskt: "Under de första 10 sekunderna är fågeln i sektor 8; den andra 10 sekunder - i sektor nr 9; den tredje 10 sekunder - i sektor nr 7; den fjärde 10 sekunderna - i sektor nr 9; femte 10 sekunder - i sektor nummer 8 ... "och så vidare, tills han gjorde mer än 350 poster på bara en timme. Snart blev giltigheten av de erhållna resultaten uppenbar. Men kommer skeptiska forskare att acceptera dem? Absolut inte, eftersom en helt uppseendeväckande slutsats följde av dessa resultat. Och Kramer tar återigen upp sina tröttsamma iakttagelser.

När han tillkännagav sina upptäckter blev den vetenskapliga världen verkligen förvånad. Det som förvånade forskarna mest var det faktum att när riktningen på solens strålar ändrades med 90° försökte stararna flyga i en ny riktning, roterade med samma 90°. Så för att bestämma flygriktningen måste fåglarna ta en riktning mot solen!

Cramer letade efter ett svar på sina frågor och förändrade villkoren för sitt experiment på alla möjliga sätt. Roterade en ogenomskinlig skärm runt paviljongen så att fåglarna bara kunde se en del av himlen. Roterade cellen. Han täckte paviljongen med skärmar för att variera mängden ljus som tränger in i den, och simulerade olika grader av molnighet. Men hur han än ändrade förutsättningarna så valde stararna alltid rätt riktning om de såg solen direkt.

Cramer var förstås bekant med Behlings tidiga arbete, som visade att bin kunde läras att leta efter mat i en viss riktning. Men vad händer om du försöker träna fåglar på samma sätt?

Forskaren bygger en rund träningsbur som, precis som den första, ser absolut symmetrisk ut från insidan. Men utanför, runt buren, placerade han jämnt tolv helt identiska matare, täckta med gummimembran med slitsar. Tills fågeln stack sin näbb genom springan visste den inte vilken av matarna som innehöll säden.

Nu behövde Kramer träna fågeln att leta efter mat på ena sidan av buren. Han valde en orientalisk matare för detta och hällde spannmål i den vid sjutiden på morgonen. Fågeln visade stor uthållighet och fann efter en rad försök att maten bara fanns i den östra mataren. Efter 28 dagars träning (träningen ägde rum från 7 till 8 på morgonen) lärde staren sin läxa.

Det är dags för ett avgörande test. Kramer flyttade buren tio kilometer och hällde 17.45 spannmål i den östra mataren. Hur kommer fågeln bete sig nu?

Under morgonträningen stod solen något till höger om den östra mataren. Nu, mot slutet av dagen, var den bakom den västra. Kommer fågeln fortfarande att leta efter mat i den östra mataren eller vända efter den i solens riktning? Kramer väntade spänt. Staren rusade runt buren lite, tydligen i obeslutsamhet, och vände sig sedan, bara en gång, till den östra mataren.

Så fågeln visste på något sätt att för att hitta öster på morgonen var det nödvändigt att röra sig mot solen, och i slutet av dagen - så att solen var direkt bakom!

För att ytterligare bekräfta sina slutsatser kom Cramer med ett extremt elegant experiment. Först och främst tränade han staren att hitta mat oavsett tid på dygnet i en westernmatare. Sedan täckte han buren med en skyddande skärm från den riktiga solen och belyste den med en konstgjord sol, men på ett sådant sätt att ljuset föll hela tiden från samma sida- från väster.

Ris. Fig. 33. Cramers installation för att studera riktningsvalet av en stare vid en fast position av "solen" (C) (ovan). Först tränades staren att söka föda på bar himmel (a) i en matare (P) belägen i den västra delen av buren (K). Sedan blockerade de buren med en skyddande skärm (E) från den riktiga solen och slog på den fasta "solen". Och fågeln, som tog den konstgjorda "solen" för den riktiga, letade efter mat i den östra mataren på morgonen (b), i den norra vid middagstid (c) och i den västra vid slutet av dagen ( d).

Vad ska den stackars fågeln göra med en sådan "sol" som lyser oavbrutet från samma sida? Till Cramers förvåning, som brann av otålighet, behandlade staren denna ljuskälla som om den vore en riktig, det vill säga han betedde sig som om "solen" rörde sig, som den borde, över himlen. Eftersom han var tränad att leta efter mat när som helst på dygnet i en västerländsk matare, letade han efter den i östmatare vid 6-tiden på morgonen, i norr - vid middagstid och i väster - vid 17-tiden.

Kunde det nu betvivlas att denna fågel med mörka iriserande fjädrar kunde bestämma tiden på dygnet till närmaste minut?

Dessa är de fantastiska upptäckter Cramer rapporterade till den vetenskapliga världen i början av 1950-talet. Och även om dessa upptäckter mycket snabbt gav honom världsberömmelse, såg han själv på sina prestationer genom ögonen på en fördomsfri person. Det fanns fortfarande mycket att göra för att ta reda på exakt hur fåglarna orienterar sig.

Eftersom han visade att fågeln bestämmer sin riktning genom att orientera sig mot solen och ta hänsyn till dess dagliga rörelse, kan man anse att den har en solkompass, som den använder på samma sätt som en navigator använder en magnetisk kompass för att rita en kurs. Men detta var bara en delvis lösning på problemet. När allt kommer omkring, för att bestämma riktningen, måste en person också ha en karta och också veta sin plats på denna karta. Det betyder att för att nå slutmålet med flygningen behöver fågeln också ha någon form av karta. Men ingen visste om en sådan karta ännu. Och Kramer vänder sig till litteraturen. En av de engelska forskarna, Geoffrey Matthews, studerade brevduvors beteende under lång tid och skrev efter det en lång monografi om fåglars navigering. Hon intresserade Cramer, som mycket snart insåg hur mycket den experimentella tekniken som utvecklats av Matthews lovade honom. Matthews släppte brevduvor, som tidigare bars bort från duvslaget till en speciellt utvald plats för detta (öppna slätter med lika sikt åt alla håll), och följde riktningen för deras flygning genom en kikare tills fågeln var utom synhåll. Dessa observationer jämfördes noggrant med tidpunkten för fåglarnas återkomst till boet.

Med tanke på resultaten av Matthews, skisserade Cramer ett brett program av sina egna experiment, som han tyvärr inte kunde genomföra.

På jakt efter välledda fåglar började han fånga vilda duvor i bergen i Kalabrien, i södra Italien. Den 4 april 1959, under en av bestigningarna, föll han och dog.

Gustav Cramer bevisade onekligen att fåglar kan navigera efter solens position på himlen och korrigera för dess rörelse. Och allt detta förklarades på det enda sättet - fåglar har sin egen klocka. Dessutom är de så exakta att de bara kan jämföras med en kronometer som används av navigatörer.

Ris. 34. Gustav Kramer släpper brevduvor från tornet på det gamla Heidelbergska slottet nära Hessen.

Vad ska man mata fåglarna! Med en sådan fråga blev jag ofta kontaktad per telefon eller personligen, både av bekanta och av helt främlingar. Det händer att någon fågel flög in i lägenheten eller att du plockade upp en bräcklig kyckling som ramlade ut ur boet, eller till och med tog vuxna under din vård