Механизмы ориентации у животных

В пасмурный ноябрьский вечер над полями лежит туман, накрапывает мелкий дождь. Не видно ни звезд, ни луны, но вечернюю тишину время от времени прерывают пронзительные высокие звуки. Это летят дрозды-белобровики, которые гнездились на севере Европы, а теперь отлетают в ее южную часть на зимовку. Каким же образом птицы находят дорогу, если все небо затянуто тучами?

Магнитное чувство

Приверженцы голубиного спорта устраивают соревнования среди своих любимцев: отвезя нескольких голубей подальше от родной голубятни, они ждут, кто из них первым вернется домой. Ученые даже надевали на глаза голубям матовые очки, чтобы они не могли находить дорогу с помощью зрения. Но и это не мешало голубям возвращаться домой. В мозгу голубей есть клетки, содержащие крошечные частицы минерала магнетита. Возможно, именно это вещество помогает им чувствовать магнитное поле Земли и правильно определять, где север, где юг. Магнитное чувство, вероятно, и помогает голубям отыскивать дорогу домой. Но нейрофизиологические механизмы этого явления изучены пока плохо.

Как показали недавние исследования, магнитное поле планеты могут чувствовать и пчелы. На него реагируют трофоциты — особые клетки, расположенные в брюшке насекомых и содержащие гранулы, в состав которых входит железо. Оказалось, что в магнитном поле эти гранулы сжимаются вдоль силовых линий. Изменение формы гранул отслеживается трофоцитами и окружающими их клетками. В результате пчела получает информацию об интенсивности и направлении силовых линий магнитного поля. Трофоциты способны реагировать на малейшее изменение магнитного поля и помогают пчелам ориентироваться в пространстве в плохую погоду, когда навигация по солнцу невозможна.

Географическое чутье

Если знать широту и долготу отправной точки и географические координаты места назначения, можно определить и направление, в котором следует двигаться. Этим методом двухкоординатной навигации пользуются, например, моряки. Похоже, им владеют и некоторые животные. В 1960-х гг. были проведены опыты со скворцами, гнездящимися в Нидерландах. Птиц ловили и увозили в Швейцарию. Выпущенные там молодые птицы летели не в северо-западном направлении в сторону обычных местзимовок нидерланских скворцов на юге Англии и западе Франции, а отправлялись на юго-запад, как если бы летели на зимовку из Нидерландов. Таким образом, они ошибочно оказывались на юге Франции и в Испании. Напротив, взрослые скворцы, вовремя сориентировавшись, следовали в правильном направлении на северо- запад, словно в их распоряжении были компас и карта.

В 1980-х гг. один американский исследователь окольцевал двух пеночковых певунов (небольших североамериканских певчих птиц), пойманных на кусте во время зимовки в тропическом лесу Венесуэлы. На следующий год ученый снова обнаружил этих птиц на том же кусте. Ласточки тоже возвращаются из года в год к своим гнездам под крышами домов.

О способности животных к двухкоординатной навигации, может быть, говорить пока рано, но их географическое чутье поражает.

Врожденный дар или приобретенный навык?

Молодые журавли, лебеди и многие другие птицы первый в их жизни сезонный перелет всегда совершают вместе со своими родителями. Они твердо запоминают маршрут миграции, которого будут придерживаться в последующие годы. Ласточки обычно мигрируют стаями, состоящими, по-видимому, из птиц разных поколений. Иначе как молодые ласточки, появившиеся на свет в Европе, без помощи старших сородичей нашли бы дорогу в Африку к местам зимовок? Или они знают этот маршрут от рождения?

О важной роли врожденных механизмов миграций свидетельствуют многие наблюдения. Незадолго до отлета многие птицы начинают проявлять беспокойство. Примечательно, что это массовое волнение продолжается тем дольше, чем длиннее предстоящий путь. Если птицу, совершающую перелет в ночное время, запереть в круглой клетке, дно которой покрыто свежей краской, оставленные пленницей следы будут ориентированы именно в том направлении, в котором эта птица летит на зимовку, например в юго-западном.

Глядя в небо

Днем многие мигрирующие животные ориентируются по солнцу. Внутренние часы подсказывают им время, а положение солнца указывает, в каком направлении двигаться. Во время миграций животные успешно пользуются и ночными ориентирами, например звездами, которые меняют свое расположение на небе в связи с вращением Земли. Человек может определить, где он находится, зная время и пользуясь картой звездного неба. Опыты показали, что птицы, никогда не видевшие звезд, но выращенные в планетарии, где на куполе воспроизводилось их движение на небосводе, умели правильно ориентироваться по звездному небу на воле. Не меняющая своего положения на небе Полярная звезда всегда указывает на север, что облегчает навигацию и людей и птиц. По мнению ученых, глядя на дневное и ночное небо, сидящие в гнезде птенцы многих пернатых запоминают, как меняется на нем положение светил. Впоследствии это помогает им правильно ориентироваться при перелетах.

Обонятельные и зрительные ориентиры

Лососевые и некоторые другие рыбы находят свои нерестилища по уникальному «букету» растворенных в воде минеральных веществ. Они запоминают запахи по дороге из родных рек в море и пользуются ими в качестве ориентиров на обратном пути. Лососевые, видимо, умеют также использовать в качестве ориентиров звуки воды и ветра. Не исключено, что дорогу на родину они отыскивают не только по запахам и звукам, но и по топографическим особенностям тех мест, мимо которых проплывали в молодости. Муравьи и пчелы используют для ориентации поляризованный и ультрафиолетовый свет, не воспринимаемый человеческим глазом. Кроме того, ученые обнаружили, что некоторые муравьи способны запоминать расстояние, подсчитывая число шагов, необходимых для его преодоления.

Опыты на насекомых и амфибиях показали, что фоторецепторы глаз позволяют этим животным даже «видеть» магнитное поле Земли и ориентироваться по нему, улавливая его самые слабые изменения.