Как птицы находят дорогу во время перелетов? Где у птицы компас? Как ориентируются птицы в полёте

До сих пор не раскрыта одна из интереснейших загадок, стоящих перед наукой,- загадка сезонных перелетов птиц, их необыкновенной способности безошибочно определять нужный курс.

Что служит птицам навигационным прибором?

Что настраивает этот прибор на заданный маршрут — Солнце, звезды, магнитные силы Земли или же что-то иное?

Одна за другой появляются на этот счет гипотезы, которые проверяются во многих лабораториях мира.

О проверке одной из таких гипотез и рассказывает публикуемый ниже материал.

Одна из самых привлекательных, но и трудных загадок живой природы — навигационные способности птиц. Как ориентируются в пространстве перелетные птицы или, например, почтовые голуби, издавна служившие человеку? Как находят они цель полета?

Более двадцати лет назад было высказано предположение, что голубь обладает особой памятью, регистрирующей две характеристики места, где он родился или же долгое время жил: величину кориолисова ускорения и напряженность магнитного поля Земли.

Напомним, что кориолисово ускорение возникает, например, тогда, когда одно тело движется поступательно по другому, имеющему вращательное движение. В частности, это ускорение заставляет речные потоки размывать правые берега русел в северном полушарии и левые — в южном.

Гипотеза говорила, что, когда птицу увозят на какое-то расстояние от дома, а затем выпускают, она летит в том направлении, где изменения величины полей — кориолисова ускорения и магнитного — происходят в сторону тех значений, к которым она привычна. То есть она летит к месту, откуда ее увезли и куда она должна вернуться.

Это предположение получало вроде бы убедительное подтверждение. Если на карте изобразить линии кориолисова и магнитного полей, то образуется сетка из скрещивающихся под углом линий. При этом окажется, что у каждой точки в северном полушарии есть «двойник» в южном — точка, где магнитное поле и кориолисово ускорение по величине имеют то же значение.

Провели такой опыт: голубя, выросшего в северном полушарии, привезли в южное и выпустили не очень далеко от точки, «симметричной» точке его месторождения. И голубь прилетел в эту точку без каких-либо колебаний, словно он летел домой по известному маршруту.

Однако как ни стремились исследователи обнаружить в организме птицы механизм, способный определять величину кориолисова ускорения, его найти не удалось.

Эксперименты выявляют новые способности птиц

Недавно подведен итог новых экспериментов, которые, кажется, приближают разгадку способностей пернатых штурманов.

После того как разрушилась гипотеза двух полей, ученые обратились к самым тонким и хитроумным методам исследования, лишь бы заставить природу заговорить.

Голубей отправляли к месту старта, например, во вращающихся барабанах или запутанными окружными дорогами.

Хирургическим путем нарушалось нормальное действие органа равновесия.

Птицам подвешивали постоянные магниты или витки проволоки, в которых магнитное поле Земли возбуждало при полете электродвижущую силу, — так изучалось взаимодействие птицы и магнитного поля планеты. Птицам завязывали глаза. Однако никакие уловки не помогли ученым запутать птиц. Они неизменно прилетали в нужное место, и самым коротким путем.

Высокая надежность ориентации (опыты, о которых мы только что говорили, безусловно, это доказывают) привела ученых к выводу, что голубь вооружен несколькими, по меньшей мере двумя системами пространственной ориентации, основанной на разных природных явлениях.

Продвинутьсявперед удалось исследователям из Корнельского университета, поставившим новую серию опытов.

В первой группе опытов голубей помещали в герметически плотной металлической камере, при этом у птиц, соединенных с приборами, можно было регистрировать частоту ударов сердца. Время от времени в камере слегка изменялось давление воздуха и одновременно голуби получали легкий удар электрическим током. Так у птиц вырабатывался условный рефлекс.

Во второй половине опыта изменялось только давление воздуха. И, тем не менее, частота ударов сердца у птиц возрастала, хотя они не получали пугающего удара током. Так удалось установить, что голуби чувствительны к очень незначительным изменениям атмосферного давления.

Сходные по методике опыты, также начинавшиеся выработкой условного рефлекса, должны были выявить, чувствительны ли эти птицы к магнитному полю Земли. И опыты доказали, что голуби улавливают даже очень слабые электромагнитные колебания. По оценкам исследователей, птицы способны реагировать на изменения в одну пятисотую и даже тысячную долю нормального магнитного поля Земли.

При взрывах на Солнце, которые отзываются у нас магнитными бурями, голуби при полете домой слегка отклоняются от обычного, наиболее выгодного пути.

Аналогичным образом, используя частоту пульса как внешний показатель реакций организма птицы, ученые доказали, что голуби так же, как и пчелы, могут отличать поляризованный свет от обыкновенного. Это означает, что достаточно голубю увидеть на небе лишь единственное пятнышко чистого, не затянутого тучами небосвода, чтобы он мог определить положение Солнца.

Некоторые исследователи уже давно предполагали, что этих способностей птицам достаточно для решения всех своих навигационных задач. Однако тонкими экспериментами было доказано, что голубь, зная положение Солнца и пользуясь своими «внутренними часами», может определить лишь север и юг, а не направление к родной голубятне.

Это подтверждают и опыты с голубями, которым «переставили» их биологические часы: благодаря искусственному освещению и затемнению у них перевернули представление о дне и ночи. Такие дезориентированные во времени птицы, отправившись в полет, совершали ошибку в выборе направления, как раз пропорциональную заложенной в их сознание временной ошибке.

Системы ориентации птиц

Однако недавно в лаборатории Корнельского университета обнаружили, что, когда небо сплошь затянуто облаками и голубь нигде не может увидеть прямого солнечного луча, а его внутренние часы «переставлены», птица, тем не менее, совершенно правильно находит дорогу домой, словно бы и не было этих двух помех, исключающих навигацию по Солнцу.

Оставалось согласиться с тем, что у птицы есть еще вторая, совершенно независимая от Солнца система ориентации. Для поисков второй системы решено было полностью исключить Солнце из опытов.

На голубятне Корнельского университета две стаи были приучены к полетам во время моросящих дождей, при плотной низкой облачности. Подозрение снова пало на магнитное поле.

Голубям одной стаи прикрепили на крылья маленькие постоянные магниты. Птицы из другой стаи получили такие же по весу грузики, однако, из немагнитного материала. Вторая стая всегда дружно возвращалась домой, чего нельзя сказать о голубях, которым подвешенные магниты мешали правильно воспринимать магнитное поле Земли.

Ученые пришли к выводу, что, когда есть хоть клочок чистого неба, голуби предпочитают пользоваться солнечной ориентацией. Если нет на небе светила — они ищут направление с помощью магнитной системы навигации.

Многие исследователи становятся, однако, в тупик: где же находятся в теле голубя органы, воспринимающие природное магнитное поле?

На этот счет недавно появилось весьма любопытное предположение. Не следует ли считать таким органом кровеносную систему птицы?

В самом деле: кровь представляет собой электролит (раствор хлористого натрия и других солей), в котором к тому же взвешены ферромагнитные частицы (красные кровяные тельца, содержащие железо).

В целом вся система артерий и вен птицы представляет собой токопроводящий контур, в котором при движении птицы в магнитном поле непременно должна возникнуть электродвижущая сила. Величина этой ЭДС, в частности, будет зависеть от того, под каким углом контур пересекает линии поля, то есть в каком направлении летит птица.

Магнитное поле земли и человек

Здесь нужны еще точные опыты и измерения. Но ведь факт, что даже огрубелые, не столь чувствительные к природным явлениям человеческие организмы реагируют на изменения магнитного поля Земли, особенно в период взрывов на Солнце.

Сильней всего они сказываются на людях с больной кровеносной системой. Не случайно лечебные учреждения, где есть такие больные, получают от астрономов, ведущих службу Солнца, предупреждения о приближении магнитной бури.

В последнее время ученые обнаруживают, что на человека — и не только больного — влияют и более мягкие факторы, связанные с магнитным полем Земли,- а не только бури.

Итак, у голубя, по меньшей мере, две системы ориентации. Однако, как мы видим, нерешенных загадок, которые задают крылатые штурманы исследователям, осталось еще достаточно много.

Как ориентируются птицы?

Вызывает изумление способность птиц определять, когда надо лететь в родные края. В долине Нила, где зимуют журавли, климатические условия в марте и в апреле почти одинаковые. Но ежегодно в начале апреля журавли строятся клином и прилетают на север как раз тогда, когда освобождаются от снега моховые болота, где они проводят свои весенние песни и пляски. Вальдшнепы зимуют там, где снега не бывает, но как только в лесу образуются первые проталины, длинноносый красавец уже тянет над макушками берез. А гуси! Как они знают, купаясь в теплых водах южного Каспия, что на родном Таймыре вот-вот вскроются озера и надо спешить, чтобы не потерять ни одного дня короткого полярного лета?

Скорее всего сигнал «к полету» им подает готовность их организма к размножению, но только ли эта причина дает толчок к началу весеннего перелета, пока еще никто не знает. Много орнитологов занималось изучением «навигационных приборов» птиц. Для объяснения их загадочной способности лететь куда нужно предложено множество гипотез.

Долгое время натуралисты считали, что дорогу молодым показывают старые опытные птицы, не раз совершавшие перелеты с севера на юг и с юга на север. Действительно, утки, гуси, журавли путешествуют косяками, состоящими из старых и молодых птиц. В этих случаях ведущая роль стариков очевидна. Однако детальное изучение перелетов методом кольцевания показало, что старые и молодые птицы далеко не всегда летят вместе. Выяснилось, что многие молодые воробьиные птицы направляются на юг раньше взрослых. У кукушек, наоборот, отец и мать рано улетают на зимовку и оставляют воспитывать птенцов приемным родителям, зимовки которых расположены совсем в других местах.

Так же поступают и некоторые буревестники. Они выводят птенцов в глубоких норах. Отец и мать вначале очень усердно кормят птенцов, и через несколько недель те настолько обгоняют в толщине своих родителей, что уже не могут выбраться из узких нор. Старых птиц это мало волнует, и, когда наступает время перелета, они оставляют разжиревших птенцов худеть в норах и отлетают к местам зимовок.

Во всех подобных случаях взрослые птицы не могли показать дорогу молодым, и они попадают в районы зимовок совершенно самостоятельно, руководствуясь только наследственным миграционным чутьем.

Путь птиц во время их осенних и весенних перелетов почти никогда не бывает прямым, обычно в дороге они делают не один поворот. Значит, в наследство от родителей они должны получить и вехи, отмечающие каждый поворот. Какие же вехи могут служить для птиц ориентирами?

У птиц отличное зрение. Во многих случаях зрительные ориентиры бесспорно могут помочь им найти правильную дорогу. В поисках пищи для птенцов родители иногда улетают очень далеко от дома и безошибочно возвращаются к гнезду. Здесь главную роль играют зрительные ориентиры - группа берез, высокая ель, овраг, озеро, хутор или деревня. Иногда пролетные пути птиц идут вдоль широких рек, высоких горных хребтов, по берегам морей и больших озер; здесь тоже может пригодиться зрительная ориентировка. Но что может увидеть перепел, пересекающий Черное море над самыми волнами, или мелкие певчие птички, летящие ночью над безбрежным океаном?

Орнитологи искусственно ставили птиц в такие условия, в которых им в выборе правильной дороги не могли помочь зрительные ориентиры. Однако увезенные на сотни и даже тысячи километров от гнезда птицы возвращались.

Одна вертишейка, например, была поймана на гнезде в Берлинском ботаническом саду. Ее окольцевали и увезли в Грецию. Через 10 дней она вернулась домой и уселась на гнездо.

А на острове Миду, расположенном вблизи Гавайских островов, поймали на гнездах 18 альбатросов. Их самолетом доставили в шесть различных пунктов Тихого океана, " находящихся от острова на расстоянии от 200 до 6500 километров. 14 птиц вернулось на гнезда, пролетая в среднем 2500 километров в сутки. А один альбатрос, завезенный за 6500 километров на Филиппинские острова, вернулся через 32 дня.

Конечно, ни о каких зрительных ориентирах здесь говорить не приходится. Тогда возникает вопрос: какими же навигационными приборами пользовались птицы?

Еще в XIX веке А.Ф. Миддендорф предположил, что при перелетах птицы могут ориентироваться по магнитному полю Земли. Ученых вполне устраивала такая гипотеза. Если она верна, то загадочный «птичий компас» найден. Начались опыты. Птиц помещали в искусственные магнитные поля различной силы - они никак не реагировали. Подвешивали им на шею, крылья, лапы миниатюрные магнитики, которые должны были изменить ориентировку, но птицы с магнитами и без них летели в одном и том же направлении. Магнитную гипотезу отставили. Но сейчас вновь раздаются голоса, что магнитное поле должно влиять на навигационные способности животных. Неудачи опытов объясняют их несовершенством. Кто прав, покажет будущее, но окончательно списывать со счета магнитную гипотезу пока еще преждевременно.

После неудачи с магнитной гипотезой появились новые. Высказывались предположения, что птицы ориентируются при миграциях по тепловому излучению, по электрическому полю, по силам, возникающим при вращении Земли, по разнице в освещенности небосвода на юге и севере. Некоторые орнитологи считали, что у птиц вообще нет никаких навигационных приборов и они находят верный курс путем проб и ошибок. Но правильность всех этих гипотез не удалось доказать, и они не получили широкого распространения.

Со временем стали подумывать: а не могут ли птицы ориентироваться по солнцу и другим небесным телам. На первый взгляд это кажется невероятным. Ведь для того, чтобы определить широту и долготу места, нужны сложные приборы - секстан, хронометр, - навигационные таблицы; а их-то у птиц никак не может быть.

Тем не менее их небесную ориентацию решили проверить. Для этого построили круглую клетку с прозрачным дном и сетчатым потолком, через которые можно было наблюдать поведение подопытных птиц. В центре клетки установили одну жердочку и несколько штук по краям. Опыты проводили со скворцами, выращенными в неволе отдельно от взрослых птиц. Наблюдение вели весной, когда птиц охватывает перелетное беспокойство и «вольные» скворцы в данной местности стремятся на северо-запад. Как показали опыты, скворцы в клетке тоже предпочитали северо-западное направление: они все время перелетали от центральной к северо-западной жердочке и обратно. Если клетку поворачивали вокруг оси, они все равно выбирали то же самое направление. Затем клетку затянули светонепроницаемой материей, оставив только шесть окошек, через которые птицы могли видеть большую часть неба. Скворцы продолжали перелетать в том же направлении. Тогда к окошечкам приделали дверцы с зеркалами, которые при определенном повороте смещали видимые участки неба на 90°. Теперь скворцы стали перепархивать с центральной жердочки на юго-западную, то есть изменили направление как раз на тот же угол. Такое поведение скворцов наблюдалось в ясную погоду, а в пасмурную их поведение было неопределенным. В дальнейшем установили, что скворцы могут обнаруживать кормушку с зерном, руководствуясь положением солнца. Стало очевидным, что скворцы выбирают направление, ориентируясь по солнцу.

Но все же оставалось много неясного. Ведь солнце все время перемещается на небосводе, и, чтобы сохранить постоянное направление полета, птица должна уметь определять угол между направлением своего движения и положением солнца.

У многих животных, в том числе у птиц, есть внутренние биологические часы, и теоретически они могли бы решить такую задачу. Но как они это делают - пока точно неизвестно.

Позднее в круглой клетке повторили опыты с ночными путешественниками. Изучали поведение европейской славки, которая мигрирует по ночам. Опыты проводили под открытым небом и в планетарии. Выяснилось, что в пасмурную погоду славки беспорядочно порхают по клетке, не отдавая предпочтения какому-нибудь определенному направлению. Если же звезды на небе четко видны, то птицы двигаются уверенно, придерживаясь весной северного направления, а осенью южного. Эти опыты удавались даже с птицами, никогда ранее не видевшими звездного неба.

Способность птиц ориентироваться по звездам подтвердили опыты с кряковыми утками, обитающими на западном побережье Англии. Эти утки, если их выпускали из клетки, всегда летели в северо-западном направлении. Для того чтобы выяснить, какими ориентирами они пользуются, у птиц постепенно изменили суточный ритм.

Затем уток с «переставленными часами» выпустили ночью, и все они устремились на северо-запад. Совершенно очевидно, что здесь солнечные часы не играли роли и утки ориентировались по звездному небу. Какие его участки играют решающую роль, покажут дальнейшие исследования.

Итак, однозначного ответа на вопрос, как ориентируются птицы в пространстве, пока нет. Скорее всего птицы используют не один способ ориентации, а несколько.

9. Ориентация птиц по солнцу

В истории науки нередки случаи, когда исследователь, стремясь к одному результату, получал другой, иногда гораздо более важный. Однако бывает и так, что ученый находит блестящее решение именно той задачи, которую ставил перед собой, и при этом обнаруживает, что причины исследуемого явления значительно глубже, чем он предполагал.

Именно таким образом сделал свое открытие Крамер, после чего многие биологи в различных исследовательских центрах забросили свою текущую работу, чтобы присоединиться к тем, кто бился над разрешением загадки живых часов.

Густав Крамер родился в Мангейме в 1910 году и получил биологическое образование в университетах Фрейбурга и Берлина. Его первая научная работа в области физиологии низших позвоночных оказалась настолько многообещающей, что в возрасте двадцати семи лет он был назначен руководителем отдела физиологии Неаполитанской зоологической станции.

Свои всемирно известные исследования по ориентации птиц в полете он начал в Гейдельбергском университете и продолжил в Институте биологии моря им. Макса Планка в Вильгельмсхафене, расположенном на западном побережье холодного Северного моря. Наблюдая за стремительными перелетами морских птиц к местам гнездовий, Крамер размышлял над вековой загадкой перелетов, над той изумительной точностью, с которой перелетные птицы находят путь к далекой цели.

Рис. 30. Исключительный по своей дальности маршрут перелета полярной крачки.

Он дивился геройству полярной крачки, этого необыкновенного летуна, что гнездится в полутора сотнях километров от Северного полюса, а с наступлением осени пролетает над Канадой, затем над безжизненными пространствами Атлантического океана к западным берегам Африки и, обогнув мыс Доброй Надежды, остается зимовать южнее Порт-Элизабета.

Но полярная крачка не единственный пример совершенства в навигационном искусстве. Новозеландская бронзовая кукушка покрывает расстояние в две тысячи километров, летя через Тасманово море к Австралии, а оттуда еще полторы тысячи километров на север через Коралловое море к крошечным участкам своих зимовок на архипелаге Бисмарка и Соломоновых островах. Еще более удивительно, что молодая кукушка, совершая такой перелет впервые, может проделать его в одиночестве, опередив своих родителей по меньшей мере на месяц.

Окольцованная белоголовая зонотрихия возвращается из года в год на один и тот же куст в саду профессора Л. Менвальда в Сан-Жозе (штат Калифорния), пролетев три с половиной тысячи километров от мест своих гнездовий на Аляске.

Загадка столь точно нацеленных перелетов очень давно интересовала биологов, и они объясняли это по-разному. И не удивительно: проблема была исключительно сложной, а возможностей научно разрабатывать ее тогда еще не было.

Поэтому, когда Крамер доложил на международном конгрессе орнитологов о результатах своих экспериментов по изучению ориентации птиц, конгресс был изумлен и восхищен. Р. Питерсон сказал: «Сообщение Густава Крамера об экспериментах со скворцами, показавших, что единственный источник ориентации птиц - солнце, чрезвычайно захватывает и увлекает».

Сфера исследования миграций животных очень обширна, и определение направления миграций, конечно, только один из ее аспектов. Но проникновение в один аспект часто приводит к прояснению всей проблемы в целом.

Как мы видели, животные часто мигрируют к очень удаленным местам и там находят конечную, подчас ничтожно малую по размерам цель своего перелета. Такая точность была бы физически невозможной при отсутствии некой системы управления, аналогичной системе управления самонаводящейся торпеды.

При этом крайне важно понимать, что такая система управления не может функционировать без постоянного притока информации из окружающего мира. Самонаводящаяся торпеда должна получать сигналы, которые отражаются от цели, иначе она промахнется. Подобно этому, и животные должны получать сигналы из окружающей среды, иначе направляющий их механизм не сработает.

Но какие сигналы? Информация, поступающая из окружающей среды, может восприниматься либо известными нам органами чувств птицы, либо пока не известными. При этом независимо от того, каким образом воспринимается эта информация, она должна быть такой, чтобы птица смогла решить три задачи.

Во-первых, где она находится в данный момент и в каком направлении ей нужно следовать дальше.

В-третьих, как узнать место назначения, прилетев туда.

Существует ли какое-то единое чувство, известное или неизвестное нам, благодаря которому птица могла бы получить ответ на все эти вопросы? Попробуем рассмотреть возможные виды информации.

Каждый объект на поверхности Земли излучает тепло. Горячие предметы испускают излучение высокой интенсивности с малой длиной волны, а холодные - низкой интенсивности с большой длиной волны. Поэтому и частота и интенсивность излучения на полюсах будут сильно отличаться от таковых у экватора. Можно было бы предположить, что дальние мигранты улавливают эту разницу. Но, как заметил Гриффин, это было бы слишком простым объяснением способности птиц к ориентации.

Такому объяснению противоречат три факта. Излучение распространяется прямолинейно. Поэтому излучение от объекта, находящегося всего в полуторастах километрах от птицы, попадет в точку, расположенную значительно выше уровня обычных полетов птиц. Кроме того, тепловое излучение сильно искажается такими особенностями ландшафта, как леса, озера, пустыни, города, которые вносят в него так называемый «шум». И наконец, никто до сих пор убедительно не доказал, что птицы могут воспринимать изменения теплового излучения.

Все это касается обычного теплового излучения. А как же быть с чем-то менее очевидным? С магнитным полем Земли, например. Его тоже называли в качестве возможного «компаса» для птиц. Эквипотенциальные линии напряженности магнитного поля Земли примерно совпадают с параллелями. Если птица ощущает разницу в напряженности магнитного поля, то она может определить географическую широту своего местонахождения. Или, скажем, магнитное наклонение. Если птица воспринимает его, стрелка ее «компаса» будет находиться в горизонтальном положении над экватором и почти вертикальном - у полюсов. Изменение положения этой стрелки скажет птице о том, где она находится. Но и тут возникают препятствия. Опыты показали, что птицы не реагируют на магнитное поле, даже значительно более сильное, чем магнитное поле Земли. Кроме того, экспериментаторам ни разу не удалось научить птиц реагировать на магнитные поля.

Какие же другие особенности окружающей птицу среды могут давать ей информацию о ее местоположении? Очевидно, вращение Земли. Угловая скорость ее вращения такова, что точка на поверхности Земли, расположенная недалеко от экватора, движется со скоростью около 1600 км/час. Если птица летит на восток со скоростью 100 км/час, ее истинная скорость (относительно солнца) будет около 1700 км/час, а если она летит на запад, то около 1500 км/час. Если птица воспринимает эту разницу, то она может, по-видимому, определить направление полета и географическую широту своего местоположения.

А если птица не летит? Известен случай, когда гуси с подрезанными крыльями прошли несколько километров в направлении своих обычных перелетов. Кроме того, было убедительно показано, что содержащиеся в клетках птицы прекрасно определяют направление. Но, несмотря на очевидность фактов, ученые до сих пор не смогли установить, что помогает птицам ориентироваться в полете.

Итак, мы получили некоторое представление о сложности проблемы, с которой столкнулся Крамер. Немалую трудность в экспериментах по изучению ориентации птиц представляло определение направления их полета, поскольку наблюдать его можно было, лишь следуя за птицами. Нужен был новый экспериментальный метод.

Давно известно, что в сезон перелетов птицы, содержащиеся в клетках, обнаруживают так называемое «перелетное беспокойство»: они перепархивают с места на место, но сохраняют при этом определенное направление. Не это ли направление они избрали бы для полета, если бы были на свободе? На этот вопрос и решил ответить Крамер.

Объектом для своих наблюдений он выбрал европейского скворца, который превосходно переносит содержание в клетках, легко приручается и поддается обучению.

И вскоре лаборатория в Вильгельмсхафене обзавелась молодыми желторотыми птицами, а Крамер нетерпеливо ждал конца лета, когда начинаются осенние перелеты.

Еще до наступления прохладных октябрьских дней он установил непрерывное наблюдение за своими скворцами в светлое время суток (поскольку пролет скворцов идет днем). Из Вильгельмсхафена скворцы осенью обычно направляются на юго-запад. Предпочтут ли находящиеся в клетках скворцы именно это направление? Ждать Крамеру пришлось недолго: в октябре его птицы нервно бились в юго-западных углах своих клеток.

Какими ориентирами воспользовались птицы? Может быть, каким-нибудь чисто физическим признаком местности вроде дерева или холма? Крамер ставил клетки в различные места, прикрывал нижнюю часть клеток, чтобы скворец мог видеть только небо, но птицы по-прежнему столь же упорно стремились на юго-запад. Следующей весной, когда направление перелетов скворцов изменилось на северо-западное, птицы в своих клетках отдавали предпочтение северо-западному направлению.

Такова суть экспериментального метода, который столь долго искал Крамер. Теперь ему предстояло создать оборудование, чтобы проводить тысячи наблюдений и статистически обрабатывать их.

Была построена круглая клетка с абсолютно симметричной внутренней поверхностью: находящаяся в ней птица не имела никаких ориентиров, по которым она могла бы определить направление. С жердочки, расположенной в центре клетки, птица в период перелетного беспокойства постоянно вспархивала, порываясь лететь все время в одном направлении. Прозрачный пластиковый пол позволял наблюдателю, лежащему под клеткой, следить за птицей. Чтобы обеспечить точную регистрацию положения птицы в любой момент, пластик был размечен на ряд секторов.

Самой важной переменной в опытах Крамера было направление света, попадавшего в клетку. Поэтому он поместил экспериментальную круглую клетку в шестигранный павильон, каждая из сторон которого имела окно со ставнем. К внутренней стороне ставня прикреплялось зеркало, изменявшее направление луча света, идущего в клетку. И наконец, и клетку и экран вокруг павильона можно было вращать.

Когда все было готово, Крамер расположился под прозрачным дном клетки с тетрадью и карандашом в руках и каждые десять секунд записывал, какой из размеченных секторов занимала птица. По утрам в течение по крайней мере часа Крамер отмечал положение птицы и очень скоро убедился, что ни оборудование, ни его собственное присутствие не беспокоят скворцов.

Теперь исследователям уже не мешали неопределенности и неточности, неизбежные при наблюдениях в поле. Лабораторный опыт позволял экспериментатору менять контролируемые условия любым нужным ему образом. Как, например, будут вести себя птицы, если луч света, попавший в клетку, отразится зеркалом под прямым углом к его естественному направлению? Ведь в такой ситуации положение солнца должно казаться находящейся в клетке птице повернутым на 90°.

Рис. 32. Скворец, обученный летать в одном и том же направлении в одно и то же время (например, когда солнечные лучи падали в направлении, обозначенном светлой стрелкой), знал, в каком направлении нужно лететь и в любое другое время дня (например, когда солнечные лучи падали в направлении темной стрелки). Точками показаны отдельные положения птицы.

И снова Крамер педантично записывал: «Первые 10 секунд птица в секторе № 8; вторые 10 секунд - в секторе № 9; третьи 10 секунд - в секторе № 7; четвертые 10 секунд - в секторе № 9; пятые 10 секунд - в секторе № 8…» и так далее, пока не сделал более 350 записей в течение всего лишь часа. Вскоре достоверность полученных результатов стала очевидной. Но примут ли их скептически настроенные ученые? Наверняка нет, поскольку из этих результатов следовал совершенно поразительный вывод. И Крамер снова принимается за свои утомительные наблюдения.

Когда же он объявил о своих выводах, научный мир был действительно поражен. Более всего ученых удивил тот факт, что когда направление солнечных лучей было изменено на 90°, скворцы порывались лететь в новом направлении, повернутом на те же 90°. Значит, для определения направления перелета птицам необходимо взять пеленг по солнцу!

Крамер искал ответ на интересовавшие его вопросы, всячески изменяя условия своего эксперимента. Вращал непрозрачный экран вокруг павильона, так что птицы могли видеть лишь часть неба. Вращал клетку. Прикрывал павильон экранами, чтобы варьировать количество проникающего в него света, имитируя различную степень облачности. Но как бы он ни изменял условия, скворцы всегда выбирали правильное направление, если видели солнце непосредственно.

Крамер, конечно, был знаком с ранней работой Белинг, показавшей, что пчел можно научить искать пищу в определенном направлении. А что, если попробовать таким же образом обучать птиц?

Исследователь строит круглую дрессировочную клетку, которая так же, как и первая, выглядит изнутри абсолютно симметричной. Но снаружи вокруг клетки он равномерно разместил двенадцать совершенно одинаковых кормушек, прикрытых резиновыми мембранами с прорезями. Пока птица не просовывала клюв сквозь прорезь, она не знала, в какой из кормушек лежит зерно.

Теперь Крамеру нужно было обучить птицу искать пищу в одной какой-нибудь стороне клетки. Он выбрал для этого восточную кормушку и в семь часов утра насыпал в нее зерно. Птица проявила большую настойчивость и после серии попыток обнаружила, что пища лежит только в восточной кормушке. Через 28 дней обучения (дрессировка проходила от 7 до 8 часов утра) скворец усвоил урок.

Пришло время решительной проверки. Крамер перенес клетку на десять километров и в 17.45 насыпал зерно в восточную кормушку. Как теперь поведет себя птица?

Во время утренних дрессировок солнце находилось чуть-чуть правее восточной кормушки. Теперь же, к концу дня, оно было позади западной. Будет ли птица и сейчас искать пищу в восточной кормушке или повернет за ней в направлении солнца? Крамер напряженно ждал. Скворец немного пометался по клетке, видимо, в нерешительности, а затем, ошибившись всего один раз, повернулся к восточной кормушке.

Итак, птица каким-то образом знала, что для того, чтобы найти восток утром, надо двигаться по направлению к солнцу, а в конце дня - так, чтобы солнце оставалось непосредственно сзади!

Чтобы еще более утвердиться в своих выводах, Крамер придумал исключительно изящный эксперимент. Прежде всего он обучил скворца находить пищу независимо от времени дня в западной кормушке. Затем он закрыл клетку защитной ширмой от настоящего солнца и осветил ее искусственным солнцем, но так, что свет падал все время с одной и той же стороны - с запада.

Рис. 33. Установка Крамера для изучения выбора скворцом направления при фиксированном положении «солнца» (С) (вверху). Сначала скворца обучали искать пищу при открытом небе (а) в кормушке (П), находящейся в западном секторе клетки (К). Затем загораживали клетку защитным экраном (Э) от настоящего солнца и включали фиксированное «солнце». И птица, принимая искусственное «солнце» за настоящее, искала пищу в восточной кормушке утром (б), в северной - в полдень (в) и в западной - в конце дня (г).

Что будет делать бедная птица при таком «солнце», которое непрерывно светит с одной и той же стороны? К удивлению сгоравшего от нетерпения Крамера, скворец отнесся к этому светилу, как к настоящему, то есть повел себя так, словно «солнце» перемещалось, как ему и положено, по небосводу. Поскольку он был обучен искать пищу в любое время дня в западной кормушке, он искал ее в восточной кормушке в 6 часов утра, в северной - в полдень и в западной - в 17 часов.

Можно ли было теперь сомневаться в том, что эта птица с темными переливающимися перьями могла определять время дня с точностью до минуты?

Вот о таких удивительных открытиях сообщил Крамер научному миру в начале 50-х годов. И хотя эти открытия очень быстро принесли ему мировую известность, сам он смотрел на свои достижения глазами непредубежденного человека. Предстояло сделать еще очень много, чтобы выяснить, как же именно ориентируются птицы.

Поскольку он показал, что птица определяет направление, ориентируясь по солнцу и учитывая его суточное перемещение, можно было считать, что она обладает солнечным компасом, которым пользуется точно так же, как штурман магнитным компасом для прокладывания курса. Но это было лишь частичным решением проблемы. Ведь человек для определения направления должен иметь еще и карту, а также знать свое местоположение на этой карте. Значит, для того, чтобы достигнуть конечной цели перелета, птице тоже необходимо располагать какой-то картой. Но о такой карте пока никто не знал. И Крамер обращается к литературе. Один из английских исследователей, Джеффри Мэтьюз, долгое время изучал поведение почтовых голубей и написал после этого пространную монографию о навигации птиц. Она заинтересовала Крамера, который очень скоро понял, сколь многое обещала ему разработанная Мэтьюзом техника эксперимента. Мэтьюз выпускал почтовых голубей, предварительно унесенных от голубятни в специально выбранное для этого место (открытые равнины с одинаковой видимостью во все стороны), и следил за направлением их полета в бинокль до тех пор, пока птица не скрывалась из виду. Эти наблюдения тщательно сопоставлялись со сроками возвращения птиц к гнезду.

Учитывая результаты Мэтьюза, Крамер наметил широкую программу собственных экспериментов, которую он, к сожалению, не смог осуществить.

В поисках хорошо ориентирующихся птиц он начал отлавливать диких голубей в горах Калабрии, на юге Италии. 4 апреля 1959 года во время одного из восхождений он сорвался и погиб.

Густав Крамер неоспоримо доказал, что птицы способны ориентироваться по положению Солнца на небосводе с внесением поправок на его перемещение. И объяснялось все это единственным способом - птицы имеют собственные часы. Причем настолько точные, что сравнить их можно разве что с хронометром, которым пользуются штурманы.

Рис. 34. Густав Крамер выпускает почтовых голубей с башни старого Гейдельбергского замка около Гессена.

Чем кормить птиц! С таким вопросом ко мне частенько обращались по телефону или лично и знакомые, и совершенно посторонние люди. Случается, что в квартиру залетела какая-нибудь птица или вы подобрали выпавшего из гнезда хилого птенца, а то и взяли под свою опеку взрослых