Некоторые из важных проблем, касающихся поведения птиц, связаны с хомингом – инстинктом возвращения домой, который обеспечен их способностью к ориентации и навигации. Благодаря ориентации они способны определять свое местонахождение в пространстве и осуществлять целенаправленные движения. А навигация – это самая сложная форма пространственной ориентации, определяющая способность животных выбирать правильное направление движения при дальних перелетах. Все процессы ориентации происходят с участием памяти. Навигационными способностями птиц обеспечивает генетическая память, а конкретные ориентиры им приходится запоминать. В процессы ориентации включены такие составляющие, как информация из внешней среды, воспринимающие ее органы чувств, анализаторы, которые обрабатывают сигналы, и ориентационное поведение. Функции ориентиров могут выполнять предметы и явления окружающей среды, которые характеризуются теми или иными опознавательными признаками. Это могут быть очертания населенного пункта, запахи, звуки, или же место расположения Солнца, Луны, звезд и многое другое. Одни виды ориентиров птицы знают от рождения, а значение других ориентиров они узнают в результате обучения и приобретения опыта. Воспринимая информацию об ориентирах, пернатые принимают решение с учетом сложившейся ситуации и затем совершают целенаправленные движения.
Голуби служат ученым прекрасной моделью для изучения способности птиц к ориентации. Несмотря на длительный период их использования и изучения некоторые вопросы о том, как ориентируются увезенные за сотни километров от дома пернатые, остаются без ответа. До сих пор окончательно не выяснено, ориентируются ли голуби по мысленной пространственной карте или же по заученным ориентирам, и насколько в этом процессе участвуют обоняние и восприятие магнитного поля. Возможно, существуют и другие факторы внешней среды, которые ученые еще не знают или же не принимают во внимание. Многие ученые считают, что здесь задействован целый комплекс самых разнообразных способов ориентации, каждый из которых включается в нужный момент. Например, данные радионаблюдений за голубями, которым на спину помещали миниатюрный передатчик с батарейкой и 50-сантиметровой антенной, показывают следующее. Голуби возвращаются к дому не по прямой, а довольно часто меняют направление. Однако общая направленность движения птиц остается правильной. Видимо, после каждого отклонения срабатывает тот или иной способ ориентации (в зависимости день это или ночь, светит солнце или небо затянуто облаками). И таким образом голуби корректируют траекторию движения.
Солнечный компас и биологические «часы». Многие животные руководствуются для навигации солнечным освещением. Это – ракообразные и пауки, рыбы и жабы, черепахи и аллигаторы и, конечно, – птицы, в числе которых голуби. Солнечно-компасная ориентация голубей имеет такие особенности.
1. Для слежения за изменением азимута Солнца им надо привязаться к системе неподвижных ориентиров на земной поверхности (горы, деревья, местонахождение гнезда). Молодые голуби, умеющие уже ориентироваться вблизи голубятни по местным приметам, должны потратить еще около месяца на освоение ориентации по Солнцу.
Для обучения ходу Солнца голубям, как впрочем, и пчелам, достаточно пронаблюдать только половину его пути. Ученые считают, что возможность широкой экстраполяции (предугадывания) хода солнечных часов говорит о существовании какого-то сложного аппарата расчета в центральной нервной системе голубей. Кроме того, у птиц, перелетающих через экватор, существует достаточно сложная система приспособления внутреннего солнечного компаса к необходимому направлению движения. Такая удивительная способность приобретать знания о перемещении Солнца у них врожденная.
2. Для того чтобы ввести определенную поправку на смещение светила в течение суток, голуби пользуются своими биологическими «часами» — врожденной способностью их организма ориентироваться во времени. В основе действия этих таинственных «часов» лежит строгая периодичность протекающих в клетках физико-химических процессов. Так, в эксперименте птиц обучали движению в самом разном компасном направлении. Например, их перевозили в пункт с другой географической долготой, отчего внутренний отсчет времени суток голубей расходился с местным. Но при испытании они всегда изменяли курс на угол, близкий к изменению солнечного азимута за тот период, который соответствовал рассогласованию своего внутреннего и местного времени. Поскольку астроориентация невозможна без измерения времени, то справедливо говорят об ориентации животных, и в частности голубей, в пространстве и времени.
И что еще важно – когда на голубом небе не видно солнца, птицы используют эффект поляризации света, а в предутреннее время – свет зари. И даже в пасмурную погоду они ориентируются по самому светлому участку небосвода – так, например, находят дорогу домой голуби и ласточки. То есть, животным дана замечательная возможность гибко реагировать на изменение условий освещения, чтобы не сбиваться с курса.
Солнцезащитные очки. Кажущиеся небольшими голубиные глазки на самом деле – почти на всю голову. Просто они прикрыты оперением и кожей. Голуби плохо видят в темноте, и попытки вывести ночную породу почтовых птиц, «работающих» во время сна дневных пернатых хищников, ни к чему не привели.
Если рассмотреть глаза птиц, то в их сетчатке больше светочувствительных клеток, чем у других животных. Особенно густо такие клетки заполняют углубление – центральную ямку, которая выступает своеобразной подзорной трубой для увеличения изображения.
А около этой подзорной трубы находится орган, вроде бы не имеющий отношения к зрению – так называемый гребешок. Но для чего эта налитая кровью складка, похожая на меха гармошки, как бы вдавлена большущим слепым пятном в зоркие глаза птицы? Поскольку ученые знают, что организму любого живого существа не дано ничего лишнего, были проведены определенные исследования. Они убеждают в том, что гребешок сродни темным противосолнечным очкам. Благодаря ему птицы смотрят на солнце не мигая, и таким образом «слепое пятно» помогает перелетным птицам во время миграций, а голубям – в выполнении курьерских заданий.
Особенное зрение. Интересно, что глаза голубя могут выбирать из поля зрения только ту информацию, которая ему нужна в данный момент, и не замечает другую. Одна из авиационных фирм США изобрела электронный глаз, а вернее модель сетчатки глаза птицы (145 светочувствительных фоторецепторов и 386 нейронов – искусственных нервных клеток). Такая модель способна определять направление и скорость движения объекта, его форму и размеры. «Глаз» может, например, распознать бомбардировщик и ракету и не замечать другие летающие объекты.
А благодаря тому, что зрение у голубя во много раз острее, чем у человека, общество спасения в США разработало программу по использованию обученных птиц для розыска и спасения людей в море. Они будут летать на вертолетах вместе с командами спасателей. Как только голубь увидит оранжевый флаг (общепринятый сигнал о помощи), он подаст команде условный сигнал.
Голуби способны видеть кожей. А вот еще поразительный факт, который тоже включен в расшифровку системы ориентации птиц. Орнитологи однажды ночью осветили голубиное гнездо и увидели их удивительную реакцию – слепые птенцы тот час начали трясти головами, испуганно махать маленькими крылышками и даже подавали голос. Вспышка света вызывала такой эффект и в том случае, когда на голову птенцов надевали светонепроницаемый колпачок. Но если прикрывали тело, а незрячие глаза оставляли снаружи, то птицы света не замечали. Объяснение этому может быть только одно – голуби видят кожей! Еще предстоит определить, какие биохимические процессы лежат в основе этого феномена, однако ученые сразу же предположили, будто светочувствительная кожа как-то помогает голубям находить дорогу домой.
О возможности ориентации в геомагнитном поле. В качестве возможного ориентира для поддержания курса птиц и других животных нередко рассматривают и магнитное поле Земли. Ведь наша планета – это счастливое исключение среди других, так как она обладает и собственной жизнью и собственным магнитным полем. И связь этих двух глобальных явлений, несомненно, существует, отражающаяся, в том числе и на процессы ориентации животных. Землю можно представить как громадный однородно намагниченный шар, и компасная стрелка в любой ее точке устанавливается вдоль горизонтального вектора напряженности магнитного поля.
Известно о существовании своеобразного биологического компаса у некоторых живых организмов, например термитов, майских жуков, китов. Даже бактерии «чувствуют» магнитное поле Земли. Установлено, что в каждой из них заложен компас – кристаллик магнетита. Магнитные частицы были обнаружены в разных частях тела 60 видов живых организмов – в мозгу пчел, теле лосося, брюшной полости почтовых голубей. Аналогичные образования из кристаллов магнетита биологи нашли и в человеческом мозгу. А поскольку ничего в организме ни животных, ни человека нет бесполезного, то они, вероятно, включают в нужный момент и для определенных целей некое магнитное чутье.
В конце 70-х годов американский зоолог Ч. Валькотт провел серию биологических экспериментов на почтовых голубях. На голове и шее птицы он закреплял проводники и пропускал по ним электрический ток, создавая искусственное магнитное поле. Голуби, как правило, тут же теряли ориентацию. Это стало аргументом для тех, кто утверждал, что голуби способны «равняться» на магнитное поле Земли. Есть сведения и о том, что электромагнитные импульсы мощных телевизионных станций сбивают голубей с толку, не дают им найти правильную дорогу. Но существуют и другие опыты, в которых под крылья птиц прикрепляли крошечные сильные магниты. Они искажали естественное магнитное поле, но птицы этого не замечали и добирались домой за сотни километров. Поэтому «магнитная версия» ориентации птиц является не единственной.
