Удивительный мир птиц. Легко ли быть птицей?

В 1936 году Артур Ландсборо Томсон, еще один британский орнитолог, писал: «Никаких доказательств какого-либо магнитного чувства никем не получено… более того, гипотеза становится менее привлекательной при рассмотрении, поскольку эти явления выглядят не соответствующими цели»[281]. Аналогично в 1944 году Дон Гриффин писал в своем обзоре (в остальном прозорливом): «Никакой чувствительности к магнитному полю не продемонстрировало ни одно животное…», и далее: «…восприятие такого слабого поля, как геомагнитное, исключительно маловероятно, поскольку в тканях живых организмов, насколько это известно, не содержится никаких ферромагнитных веществ (таких, как металлическое железо, магнетит, никель или кобальт), которые могли бы быть ответственны за появление заметных механических сил в магнитном поле Земли»[282][283].

Вскоре после этого, в начале 1950-х, немецкий орнитолог Густав Крамер задумался о той же проблеме, посмотрел на нее иначе и сообразил, что ориентирование складывается из двух элементов. Птицы должны знать, где они находятся в момент, когда их отпускают, и вместе с тем должны представлять, в какой стороне их «дом». Так ориентируются люди: первый шаг – изучение карты («где это я?»), второй – применение компаса («в какой стороне дом?»). Модель Крамера получила название «карта и компас».

Существует несколько потенциальных компасов. Наиболее знаком нам магнитный компас – прибор, магнитная стрелка которого под действием магнитного поля Земли располагается вдоль его силовых линий и указывает на север. Биологи, изучающие миграции живых организмов, выявили другие типы компасов, по которым ориентируются птицы, в том числе солнечный компас (им пользуются птицы, мигрирующие в дневное время) и звездный компас (пригодный для ночных мигрирующих птиц).

Первые подтверждения тому, что птицы обладают магнитным компасом, появились в 1950-х годах, когда Фредерик Меркель и его студент Вольфганг Вилчко изучали миграционное поведение зарянки в Германии. Очевидно, наблюдать за процессом миграции нелегко, особенно если речь идет о таких птицах, как зарянки, мигрирующих по ночам. Однако, поймав зарянок незадолго до начала миграции и поместив их на несколько часов в специально сконструированную «ориентационную клетку» – предшественницу конуса Эмлена, ученые смогли увидеть, в каком направлении они скачут или вспархивают, и это поведение в точности отражало направление их миграции. Пользуясь ориентационными клетками, в которых зарянки могли видеть ночное небо, Меркель и Вилчко обнаружили, что птицы пользуются звездами как компасом, чтобы двигаться на юго-запад из Германии во время осенних миграций. Но когда исследователи выясняли, как действуют зарянки в полной темноте, оказалось, что птицы не только не выказывают растерянности, как ожидалось, но и продолжают прыгать и вспархивать в обычном для них юго-западном направлении. Выводы ошеломляли: звезды не обязательны для правильной ориентации птиц. Дело должно быть в чем-то другом.

Для того чтобы проверить, не является ли этим «чем-то другим» магнитный компас, исследователи помещали зарянок в ориентационные клетки, окруженные огромной электромагнитной катушкой, позволяющей изменить направление горизонтальной составляющей магнитного поля. Затем они сравнивали направление, куда рвались зарянки, меняя или смещая поле на восток или на запад. Как и надеялись ученые, птицы вели себя в точности так, будто сумели определить направление магнитного поля и в соответствии с этим изменили направление попыток улететь[284].

Исследования других видов птиц в дальнейшем давали схожие результаты, и к 1980-м годам было в целом принято, несмотря на прежний скептицизм, что птицы действительно обладают магнитным чувством, которое позволяет им определять направление по компасу, пользуясь магнитным полем Земли. Другими словами, эти птицы на самом деле обладают магнитным компасом.

Примечательно то, что птицы также обладают магнитной картой, которая дает им возможность определять свое местонахождение – как система GPS, только вместо спутниковых сигналов птицы пользуются магнитным полем Земли[285]. Мигрирующие птицы в этом отношении не уникальны: магнитное чувство было выявлено у немигрирующих птиц, таких как большинство куриных, а также у млекопитающих и бабочек, предположительно для ориентации при перемещении на более скромные расстояния[286].

Одна из причин, по которым магнитное чувство некогда казалось столь невероятным, – явное отсутствие у птиц специфического органа, способного улавливать магнитное поле. Органы таких чувств, как зрение и слух, то есть глаза и уши, явно предназначены для непосредственного улавливания света и звука соответственно из окружающей среды. Но с восприятием магнитного поля дело обстоит иначе: в отличие от света и звука, оно может проходить сквозь ткани организма. Это означает, что птицы (или другие организмы) могут воспринимать магнитные поля за счет химических реакций в отдельных клетках всего тела.