Ученые разобрались в навигации перелетных птиц

Японские исследователи разработали математическую модель, с помощью которой можно исследовать навигацию у перелетных птиц с учетом ветра. Статья опубликована в Science Advances.

О способности птиц возвращаться к гнезду после отлова и выпуска известно очень давно и люди используют это свойство долгое время (наиболее простой пример — почтовые голуби). До сих пор, однако, непонятно как происходит навигация у животных во время хоминга. С развитием технологии отслеживания такие исследования значительно упростились. Использование Глобальной системы позиционирования (GPS) или спутникового слежения позволяет регистрировать движения многочисленных видов в больших пространственно-временных диапазонах с высоким разрешением. Также во время хоминга можно регистрировать различные другие показатели, например можно вести запись ориентации тела животных или записи активности мозга. Однако, эти методы имеют ограничения, в частности, записи ориентации тела животных по-прежнему являются технически сложными. Данные GPS также являются не совсем точными, поскольку движение летающих или плавающих животных зависит от движения потока (ветра или течения), и направление их движения относительно земли, может отличаться от курса движения к пункту назначения. Ситуацию осложняет еще тот факт, что большинство исследований не учитывают вопрос влияния различных экологических факторов на навигацию у животных.

Для анализа обширных данных от GPS датчиков и данных о погодных условиях необходимо разрабатывать современные подходы к моделированию. Японские исследователи построили новую математическую модель для изучения навигации у перелетных птиц — пестролицого буревестника (Calonectris leucomelas). В этой модели учитывается действие внешних факторов, в частности ветра и она основана на анализе асимметричного распределения вектора траектории GPS вдоль его среднего вектора.

Японские исследователи показали, что пестролицые буревестники могут управлять своим полетом с помощью компенсирования ветряных потоков. Когда птица компенсирует боковые ветры, она должна двигаться в направлении от предпочтительного направления (от направления к пункту назначения). Это может быть легко, когда имеются ориентиры, например, при движении над сушей. Однако, когда птица летит над океаном, для этого требуется искусная способность управлять полетом. Кроме того, буревестники и альбатросы обладают уникальным стилем полета - динамическим парением. Направление, в котором они движутся, непрерывно изменяется в масштабе нескольких секунд, что делает компенсацию ветра более требовательной, чем в случае обычных птиц, направление движения которых остается более постоянным в небольшом временном диапазоне. Таким образом, буревестники, вероятно, правильно оценивают условия ветра, и постоянно контролируют свое направление полета во время динамического парения, что приводит к оптимальной навигации к их цели.

Результаты Гото с коллегами свидетельствуют о высоких когнитивных способностях в решении ориентационных задач над океаном у морских птиц. Известно, что черепахи и молодые птицы некоторых видов используют векторную ориентацию. Для векторной ориентации используется только чувство направления, то есть способность определять направление с использованием магнитного, солнечного или звездного компаса. Однако, для перелетных птиц, которые используют силу ветра, требуется более сложная ориентационная способность. Поскольку в океане очень мало ориентиров, исследователи сделали вывод о том, что у буревестников есть «чувство карты». Их карта может быть основана на магнитной карте, обонятельной карте или волновых узорах.

Исследователи давно интересуются вопросами полетов у птиц. Ранее было установлено, что черные стрижи способны проводить в воздухе около десяти месяцев. А международный коллектив исследователей выяснил, что на форму яйца больше всего влияет приспособленность птицы к полету. У хороших летунов яйца оказались асимметричными, а у плохих — круглыми или эллипсоидными.

Лилия Фахранурова