Птичьи суперспособности. Беседа с чл.-корром РАН Никитой Чернецовым

Звёздный компас, запаховая карта, умение видеть магнитное поле Земли — всё это помогает птицам с фантастической точностью ориентироваться в пространстве. Об удивительных навигационных способностях птиц, их физиологии и миграциях "Научной России" рассказал известный орнитолог, член-корреспондент РАН, директор Зоологического института РАН в Санкт-Петербурге, вице-президент Русского общества сохранения и изучения птиц им. М.А. Мензбира Никита Севирович ЧЕРНЕЦОВ. 

— Часто приходится слышать о необыкновенных навигационных способностях птиц. Если увезти, например, нашего зяблика за десятки километров от родного гнезда, он с высочайшей точностью находит то место, откуда его увезли, и возвращается домой. Или, скажем, выводки воробьиных птиц, начинающих свою первую миграцию: они летят отдельно от стай взрослых птиц, и никто не показывает им, куда лететь. С чем это связано? Как всё-таки птицы ориентируются в пространстве: по магнитному полю Земли, по Солнцу, по другим звёздам...или всё вместе?

— Птицы действительно отличаются навигационными способностями и совершают дальние миграции. Птицы гнездятся в одних районах – например, в умеренной зоне Евразии, европейской части России – а зимуют, проводят гнездовой сезон в других, на расстоянии тысяч километров: к примеру, в тропиках Африки. Было показано с помощью метода кольцевания, что на следующий год домой, точно в то же самое место, возвращается значительное количество тех же самых особей. Совершенно очевидно, и это показали исследования еще в начале ХХ века, что птицы способны находить нужную им цель перемещений на следующий год, когда они возвращаются. 

Для того, чтобы куда-то попасть, нужны две вещи: карта и компас. Это две связанные, но отдельные системы. Такая концепция была выдвинута выдающимся немецким исследователем ориентации птиц Густавом Крамером. Она касается не только птиц, но и любых животных (и человека тоже), которые совершают дальние перемещения. Для того чтобы переместиться в какое-то определенное место, нужны карта и компас. В дальнейшем было показано, что карта и компас могут быть устроены на разных принципах. Поэтому ответ на вопрос, как птицы или любые перемещающиеся животные находят дорогу, распадается на два связанных, но отдельных вопроса: какова физическая и сенсорная природа карты? и какова физическая и сенсорная природа компаса?

В настоящее время существует более-менее устойчивый консенсус среди ученых. Они считают, что у птиц есть три независимые компасные системы. Есть компасная система солнечная, основанная на движении Солнца по небосводу. Если говорить примитивно: в солнечный полдень Солнце всегда находится на юге, а противоположное направление – это север. А есть другой, звёздный компас: можно ориентироваться по звездам, определять стороны света. Существует еще и магнитный компас, так как птицы, в отличие от нас, в состоянии воспринимать магнитное поле и использовать его для ориентации, для различения сторон света. Это три независимые системы ориентации. Это интересный и открытый вопрос: почему их именно три? Почему есть три независимые системы для выполнения одной и той же задачи? Существует большой спектр вопросов, связанных с тем, как эти системы согласуются между собой, какова их иерархия, когда птицы перемещаются.

А что касается карты, то есть две основные теории. Это теория магнитной карты (что птицы используют магнитное поле Земли не только как компас, но и как карту) и теория запаховой карты: птицы используют запаховый ландшафт для того, чтобы понимать, где они находятся по отношению к цели, или, что то же самое, где цель находится по отношению к ним.

— Это всё врождённое у них? Или приобретённое?

— Карту надо изучать. То есть для того чтобы пользоваться картой, птицы должны перемещаться и строить её. У них нет врождённой карты, хотя это тоже отдельный научный вопрос – там есть большая дискуссия. Но, по-видимому, подробной врождённой карты Земли у них нет. Что касается компаса, то магнитный компас — врождённый, а вот пользоваться звёздным компасом надо учиться. У птиц нет врожденного звёздного компаса. Кстати, моя аспирантка Анна Золотарёва сейчас готовит научную работу о том, как птицы учатся пользоваться звёздным компасом. 

— Во время дальних перелетов птицы всегда выбирают кратчайший маршрут, или же есть какие-то неэффективные, долгие маршруты, когда можно, казалось бы, полететь по прямой траектории, а они вместо этого какие-то дополнительные пространства огибают?

— Да, птицы иногда избегают неблагоприятных районов. Они огибают, допустим, пустыни Средней Азии, хотя быстрее было бы лететь напрямик. С другой стороны, есть и исторические маршруты. Пеночка-весничка, например, гнездится на Чукотке, хотя ближайшие тропические районы, где насекомоядная птица могла бы перезимовать, находятся в Юго-Восточной Азии. Но поскольку исторически пеночка-весничка происходит из западной части Евразии, она летает зимовать в Африку в том числе и с Чукотки, несмотря на то, что полететь во Вьетнам было бы значительно ближе. Просто исторически веснички пока не нашли нового пути в новые районы зимовки и летают по старому маршруту.

— То есть всё дело в наследственной памяти, доставшейся им от предков?

— Да, у них есть врожденная программа: они постепенно расселялись из Европы всё дальше и дальше на восток, в Азию, в Сибирь и вплоть до Чукотки. А, скажем, такая птица как обыкновенная каменка, даже и на Аляске уже гнездится. И с Аляски они все равно летают зимовать в Африку через всю Евразию. Хотя, казалось бы, с Аляски уже было бы короче в тропическую Америку полететь, да? Но они по-прежнему летают в Африку, потому что у них есть врождённая программа, которая ведет их в сторону этого континента; и достаточного количества мутаций, чтобы эта программа изменилась, пока не набралось.

— Расскажите, пожалуйста, как птицы меняются, чтобы выживать по соседству с людьми? Правда ли, что некоторые из них, дабы перекричать шум города, стали петь в более высоком регистре? 

— Да, человек создал городские поселения и очень изменил среду обитания животных и растений. Птицы эволюционно пластичны и могут использовать предоставившиеся возможности. Человек генерирует огромное количество пищевых отходов, которыми животные могут питаться; в городах есть незамерзающие водоемы, где водоплавающие птицы могут перезимовать, и так далее. Но в городах и очень интенсивный шум. Есть большое количество исследований о том, что у птиц, которые поют в условиях городского шума, рядом с автомагистралью например, а не в тихом парке, изменяется характер пения. Мои коллеги из МГУ занимаются этим вопросом, такая тема исследований актуальна и в Европе. Ученые пытаются понять, как птицы меняют характер пения для того, чтобы "перекричать" звуки города.

— Часто можно услышать сообщения о том, что катастрофически сокращается количество птиц. Действительно ли ситуация такая тревожная, если говорить, к примеру, о России? 

— Нужно различать две истории. Первое: катастрофическое сокращение численности – это когда вид находится на грани вымирания, но это не многие виды птиц. В России катастрофическая ситуация сложилась на Дальнем Востоке с куликом-лопатнем. Это такая милая маленькая птичка, которая гнездится на Чукотке – и больше нигде. Кулик-лопатень гнездится только в России. Его численность сократилась до нескольких сотен гнездящихся пар, чуть ли не до 100-150 пар. Этот вид на грани исчезновения. Русское общество изучения и охраны птиц, вице-президентом которого я являюсь, предпринимает усилия по спасению кулика-лопатня. Это действительно катастрофическая история. Удастся ли спасти эту птичку? Никто не знает.

Есть еще другая история: постоянное (не очень сильное, но статистически значимое) и постепенное снижение численности обычных видов птиц, таких как ласточки, славки, пеночки. Казалось бы, птицы эти есть, их видно/слышно, но методы учета на протяжении многих лет, десятилетий, показывают постепенное снижение численности этих птиц. Такие данные есть и по всей Европе, и у нас Куршской косе. В прошлом году вышла статья в Science: ученые проанализировали данные по Северной Америке и показали, что там тоже происходит плавное, но постоянное снижение численности обычных видов птиц. И это другая история, которая связана, прежде всего, с уменьшением численности насекомых: с применением интенсивных методов ведения сельского хозяйства. Для ряда районов с интенсивным сельским хозяйством, особенно в Западной Европе и Северной Америке, это, конечно, большая проблема. 

Научные данные о постепенном сокращении численности обычных птиц собираются в результате многолетних программ учетов численности, например кольцевания в стандартных условиях; то, что мы делаем на Куршской косе, где у нас с 1957 года есть непрерывно собираемые стандартным методом данные о численности популяций, которые пролетают через косу каждую осень и весну. И такие данные ведь есть не только у нас. Глядя лишь на наши цифры, еще можно было бы отмахнуться в духе "ну, у вас там особые условия, сильные ветры и пр.". А когда данные о постепенном и неуклонном снижении численности обычных птиц поступают из разных точек Земли, то это уже тренд, от которого не так просто откреститься. Но всё же, с точки зрения привлечения средств, на сохранение тигров или куликов-лопатней собирать деньги проще, чем на снижение численности обычных видов птиц. И это проблема, ведь такие птицы тоже нуждаются в помощи.

— Расскажите, пожалуйста, в чем уникальность биостанции "Рыбачий", что на Куршской косе?

— Станция занимается изучением миграций птиц. Здесь стоят так называемые большие ловушки, с помощью которых проводится стандартизованный отлов птиц с целью кольцевания и прижизненного обследования. Мы проводим многолетний мониторинг численности и состояния мигрирующих популяций птиц. Кроме того, на станции изучают разные аспекты миграции птиц, их физиологические основы: те физиологические приспособления, которые позволяют птицам вести определенный образ жизни, совершать миграции на тысячи километров. Дальний полет – дело отнюдь не простое, и у птиц есть определенное физиологическое состояние, которое позволяет им преодолевать сотни тысяч километров. Это целый комплекс адаптаций и это очень интересная вещь на стыке физиологии, экологии и науки о поведении. Кроме того, такие дальние миграции приводят к необходимости иметь навигационные способности: птица должна прилетать не абы куда на юг, а в совершенно определённое место, где она сможет жить зимой. А на следующий год она возвращается не куда-то там на север, а конкретно в тот район, в котором она либо родилась в прошлом году, либо раньше размножалась. Миграция птиц – это  природное явление, которое требует сложного комплекса адаптаций, и мы на биостанции "Рыбачий" весь этот комплекс изучаем. 

— Раз мы вернулись к вопросу о миграциях...кто-то из других животных может сравниться с птицами по точности своей навигационной настройки?

— Такую точную настройку имеют не все животные. С птицами могут сравниться морские черепахи. Они довольно часто возвращаются именно на тот пляж, где вылупились из яиц. Мы знаем, что крупные морские черепахи уплывают из дома, достигнув половой зрелости в возрасте 20-25 лет. Они вылупляются из яиц, уходят в океан и 20-25 лет плавают там, а потом возвращаются на родной пляж. Думаю, в этом отношении морские черепахи могут сравниться по точности навигации с птицами. Но навигационные способности птиц всё равно поражают воображение, ведь если вас, например, отвезти в Африку и оставить посреди Демократической Республики Конго, то едва ли вы сами найдете дорогу назад, а птицы эту задачу запросто решают.

— Вы признанный эксперт в области орнитологии и уже многое повидали. Есть что-то, что по-прежнему удивляет вас в птицах?

— Один из вопросов, который меня непосредственно занимает – это магниторецепция у птиц. Птицы, в отличие от нас, способны воспринимать магнитное поле, и это удивительно. Существует довольно обоснованная теория, что птицы могут даже видеть магнитное поле Земли, то есть воспринимать его в виде зрительных образов. А мы магнитное поле не видим. Было бы очень интересно разобраться, как именно это происходит. То, что у птиц есть магниторецепторы, — доказанный факт.

— Они есть у всех птиц?

— А этого мы не знаем. Вы поймите, птицы ведь не давали нам подписку, что они все одинаковые. Часто исследователи молчаливо предполагают, что в отношении того или иного аспекта все птицы устроены одинаково, хотя мы этого точно не знаем. Поэтому для того чтобы сказать, что все птицы обладают магниторецепторными способностями, надо провести научные эксперименты на всех видах птиц. Этого, разумеется, никто никогда не делал, и вряд ли сделает. Но пока мы можем довольно уверенно утверждать, что многие виды птиц обладают способностями к магниторецепции. 

Беседовала Янина Хужина.

Фотографии в материале предоставлены Никитой Чернецовым и его супругой Екатериной Чернецовой.

ССЫЛКИ ПО ТЕМЕ: 

●  В.А. Паевский "Загадки птичьих миграций",  2020 г.

● Н. С. Чернецов "Миграция воробьиных птиц. Остановки и полёт", 2012 г.

● Навигационные способности птиц

● Прирожденные навигаторы.Лекция на портале "Научная Россия"