Скворцы Пердека

Эта история началась в 1950-х годах, когда голландский ученый Альберт Кристиан Пердек (1923–2009) поставил большую серию экспериментов – сейчас такие опыты были бы запрещены, – в которых вблизи Гааги в самый разгар сезона осенней миграции на запад были пойманы и окольцованы несколько тысяч скворцов (как взрослых, так и молодых птиц). Затем их перевезли по воздуху в разные точки Швейцарии, находящиеся в сотнях километров от их обычного маршрута миграции, и там выпустили.

В некоторых случаях взрослых и молодых птиц выпускали вместе, а в других – по отдельности. В нормальной ситуации окольцованные птицы полетели бы от Гааги на западо-юго-запад, в сторону своих мест зимовки, расположенных на северо-западе Франции; однако этим курсом следовали не все перемещенные птицы. Пердек показал, что взрослые птицы в основном учли свое «боковое» перемещение и полетели в северо-западном направлении. Большинство молодых птиц, летевших без взрослых, продолжили движение в юго-западном направлении и оказались в результате на юге Франции или в Испании. Однако молодые птицы, летевшие вместе со взрослыми, также выбрали скорректированный маршрут. Кроме того, Пердек заметил еще одно обстоятельство: в последующие годы перемещенные молодые птицы, как правило, упорно возвращались в «неправильный» регион – тот, в котором они зимовали после исходного перемещения, – то есть в те места, в которых в иной ситуации они никогда не оказались бы.

Скворцы Пердека

Пердек истолковал эти результаты следующим образом: взрослые скворцы знали, куда они летят, и могли пользоваться некоторого рода картой, а молодые птицы (оставшись без их помощи) попросту следовали в генетически запрограммированном направлении, а потом просто останавливались, когда у них исчезало стремление к миграции. Хотя Пердек предполагал, что способность к навигации «по карте и компасу» должна быть врожденной, он утверждал, что птицы могут пользоваться ею только после того, как хотя бы однажды побывают в том месте, в которое ведет их миграционный маршрут. Другими словами, одного инстинкта недостаточно: кроме него птицам необходимо получить некоторую географическую информацию о маршруте. Этим, считал он, и объясняется разница в поведении взрослых и молодых птиц, мигрирующих в первый раз.

Исследования Пердека (обладавшие тем важным преимуществом, что в них рассматривалось естественное поведение птиц в дикой природе, а не прыжки в конусных ориентационных клетках Эмлена – см. главу 9) и другие, подобные им, способствовали укреплению мнения о том, что некоторые птицы обладают способностью ориентироваться «по карте и компасу». Однако это утверждение весьма радикально, и трудно исключить другие, более простые объяснения. Может быть, взрослые птицы генетически запрограммированы лететь в правильном общем направлении в течение определенного времени. Добравшись до подходящего места, они, возможно, запоминают некий местный ориентир, который может быть, например, запаховым или звуковым, и он в будущие годы привлекает их даже на больших расстояниях. Или же они могут заучивать последовательность ориентиров, которые встречаются на их маршруте. Кроме того, не могут ли они использовать астрономические или магнитные ориентиры – или же некоторую комбинацию всего перечисленного?

Голуби стали настоящими подопытными кроликами мира пернатых: их изучают больше, чем каких-либо других птиц. Некоторые исследователи утверждают, что необычайную способность голубей находить обратную дорогу можно объяснить только тем, что помимо магнитного компаса в их распоряжении есть и некая карта – причем такая, в которой не используется визуальная информация.

Одно из самых поразительных свидетельств в пользу этой гипотезы было получено в серии экспериментов, в которых голубям вставляли замутненные контактные линзы, которые не позволяли им узнавать видимые ориентиры. Даже после перемещения на целых 130 километров этим птицам часто удавалось найти обратную дорогу и прилететь в места, расположенные всего в нескольких километрах от их голубятни, хотя им это было гораздо труднее, чем птицам с прозрачными линзами. Тот загадочный факт, что птицы, которых отвозили в неизвестное им, удаленное место выпуска под наркозом (что исключает возможность того, что они запоминали дорогу или использовали счисление пути), успешно возвращались домой, также остается необъясненным.

Если допустить, что голуби действительно используют в навигации запахи, то они, возможно, умеют следовать по ароматическому следу – как мотыльки. Но этот метод могли бы применять только голуби, оказавшиеся с подветренной стороны от голубятни. Поэтому можно предположить, что они используют какого-то рода ольфакторную карту. Такая карта может представлять собой заученный узор запахов, составляющих мозаику (хотя это не объяснило бы, как им удается возвращаться домой из незнакомых мест), или быть основана на градиентах – например, на географических изменениях относительной интенсивности индивидуальных запахов, образующих характерные «букеты».

Последнее предположение может показаться слишком фантастическим, но имеются некоторые данные, подтверждающие, что различные смеси химических соединений устойчиво распределяются по большим площадям, несмотря на воздействие турбулентности воздуха. Следовательно, подобные распределения в принципе могли бы лежать в основе градиентных карт такого рода. Но, поскольку до сих пор никто не продемонстрировал, что голуби действительно используют в навигации какие-либо сочетания запахов, встречающиеся в природе, эта теория пока что остается чисто умозрительной.

Основой градиентной карты мог бы служить и инфразвук, хотя гипотеза Хагструма предполагает, что инфразвуковая «сигнатура» района голубятни работает в качестве маяка, а в таком случае использования «акустической» карты не требуется.

Голубятники часто сообщают, что их голуби чувствительны к солнечным бурям, которые вызывают возмущения геомагнитного поля. Их также могут сбивать с толку магнитные аномалии, порождаемые локальными скоплениями магнитных материалов в земной коре. Эти наблюдения придают вес гипотезе о том, что для голубей может быть важна магнитная информация; многие предполагают, что они имеют в своем распоряжении некие магнитные карты. Такая карта, вероятно, должна быть основана на градиентах геомагнитного поля, но также может быть, что птицы просто используют магнитные аномалии в качестве ориентиров.

Однако градиентная магнитная карта, основанная на напряженности магнитного поля и магнитном наклонении, не может быть очень точной, и понять, как голуби могут использовать нечто подобное для нахождения дороги домой, довольно трудно. Речь идет о чисто физических соображениях. Хотя и у напряженности, и у наклонения есть сильные градиенты в направлении с севера на юг – что может помочь птицам в определении широты, – в большинстве мест мира эти величины почти не изменяются при движении с востока на запад.

И это не единственное затруднение, с которым сталкиваются сторонники гипотезы магнитной карты. Суточные колебания напряженности поля должны полностью подавлять те слабые изменения, которые пришлось бы обнаруживать голубям, чтобы попасть к дому с точностью в несколько километров. Хенрик Моуритсен объяснил мне эту проблему следующим образом:

Речь идет об очень простом соображении. Какова напряженность магнитного поля на северном магнитном полюсе? Около 60 000 нТл. А на магнитном экваторе? Приблизительно в два раза меньше – 30 000 нТл.

Значит, разница составляет 30 000 нТл. Чему равна окружность Земли по экватору? Около 40 000 километров. А расстояние от экватора до полюса – около четверти этого, то есть 10 000 километров. На сколько в среднем изменяется магнитное поле на каждом километре? Всего на 3 нТл. А чему равно суточное колебание? От 30 до 100 нТл.

Остается еще теоретическая возможность, что голуби могут эффективно использовать в навигации градиенты напряженности, усредняя сигналы по времени, но это возможно только при очень медленном движении или частых остановках, а на практике эти птицы ведут себя совсем иначе.

Таким образом, магнитная карта, основанная на напряженности или наклонении, просто не может быть достаточно точной, чтобы голуби могли успешно находить по ней обратную дорогу.

Но это не значит, что магнитные карты не могут использоваться другими животными. Нахождение точного местоположения – очень сложная навигационная задача, и, по-видимому, некоторые перелетные птицы – а также другие животные, например черепахи, лососи и омары, – вполне способны использовать магнитные карты в других целях, не требующих столь высокой точности.

* * *

Мы уже видели, как важен поляризованный солнечный свет для насекомых; судя по некоторым данным, перелетные птицы также могут использовать его для калибровки своих солнечных компасов; но кроме того, возможно, что он помогает в навигации и морским животным.

Более пятидесяти лет назад Талбот Уотермен показал, что узоры Е-векторов видны под водой – даже на глубинах до 200 метров. Их ориентация непосредственно связана с положением солнца, а следовательно, их можно использовать для определения направления приблизительно так же, как Е-векторы в небе. Тот факт, что подводные Е-векторы могут, таким образом, использоваться в качестве основы для солнечного компаса, давно признан, но недавние исследования демонстрируют, что они также могут помочь животным в определении их местоположения.

При помощи датчика поляризации, имитирующего зрительную систему раков-богомолов, ученые показали, что животные в принципе могут определять не только азимут, но и высоту солнца, тем самым приблизительно устанавливая свое местоположение. Данные, зарегистрированные в разных точках по всему миру, на разных глубинах и в разное время суток, позволяют предположить, что такая система может давать на удивление точную информацию о местоположении, а также об ориентации относительно сторон света.

Известно, что чувствительностью к поляризованному свету обладают многие морские животные, в том числе лососи, но, поскольку эта навигационная система обладает в точности теми же недостатками, что и все остальные методы определения положения по астрономическим данным, трудно поверить, чтобы она действительно использовалась какими-либо морскими животными. Тем не менее природа уже не раз удивляла нас, так что, возможно, лучше оставаться беспристрастными.