Чому птахи відлітають на південь?

Річна програма в житті птахи — відповідь на нескінченно повторюване чергування пір року на Землі, її спосіб адаптації до постійно мінливих умов. Всі стадії цієї програми – перельоти, спорудження гнізд, висиджування пташенят, линька і всі зміни у фізіології пташиного організму, що супроводжують ці стадії, строго послідовні. Все відбувається в потрібний час, за графіком.

У більшості ссавців і риб таких чітких циклів, що строго розділяються по фазах, немає або вони багато простіше. Але у птахів енергетика працює «на межі», пернаті не можуть дозволити собі розкіш поєднати якихось два важливих процеси: наприклад, розмножуватися і линяти, і тому чітка зміна фаз для них — сувора необхідність.

Міграція, одна з таких стадій, виникла як форма пристосування до зими. Природа знає багато різних форм такого пристосування, сплячка наприклад. Бувають і ще більш екзотичні способи, скажімо, доросла популяція взагалі гине, залишаючи на зиму яйця або насіння. Птахи вибрали свій шлях – вони відлітають.

Міграції дозволяють птахам займати на Землі області, не придатні для життя цілий рік, але такі, що цілком влаштовують їх в один з сезонів. Перельоти відкривають перед пташиним народцем величезні можливості. Мільярди птахів, які не могли б жити за межами тропіків або субтропіків, завдяки міграціям добираються до Арктики. Так птахи захопили всю Землю.

Чому б їм не жити в тропіках? Дуже просто — там перенаселення. Нещодавно — це було одним з пунктів Міжнародної біологічної програми — орнітологи вивчали розмір пташиних кладок на різних широтах. Був обраний для аналізу звичайний домовик горобець — і не випадково. Це дуже цікавий вид: у Старому Світі він поширювався сам, слідуючи за людиною, а в Новий Світ був завезений, причому точно відомо, коли і куди. Завезений він був фермерами, потім утворив популяції, що пристосувалися і на півночі і до тропіків, за короткий період, сто з невеликим років, розселився по материку. Вийшло щось на зразок унікального, поставленого природою і людьми величезного експерименту. Подібні явища відбувалися ще хіба лише при зміщенні материків і утворенні мостів між ними – тоді вид так само стрімко вривався на континент і заселяв його.

Так ось, горобці мають у нас, в середніх широтах, зазвичай одну-дві кладки в рік з чотирьох-шести яєць. І з них вилуплюється стільки пташенят, що незважаючи на смертність популяція існує — баланс підтримується. А в Індії на одну самку припадає двадцять вісім пташенят — сім кладок, але з них ледве-ледве виживають двоє-троє.

З півночі на південь взагалі збільшується кількість кладок, і зазвичай це сприймається як сприятливий момент. Але з іншого боку, популяції адже на півдні, як відомо, не збільшуються з року в рік, а значить, всі ці кладки — марна трата сил. Тому можна міркувати і так: з просуванням на північ жити стає настільки легше, що однієї кладки вистачає для підтримки стабільної популяції. Важливо тільки долетіти до цієї обітованої землі. І повернутися восени назад.

Залишається питання – чому ж на півночі менше “їдців”, ніж у тропіках. Це теж пояснюється дуже нескладно. Тварини, що постійно тут живуть, природно, потребують їжі цілий рік. Відтворюється ж вона тільки влітку, взимку її дуже мало. Коротким літом на далекій півночі народиться величезна кількість комах, ягід, грибів, їх вистачило б, як то кажуть, «на всіх». Але осілі види змушені знижувати свою чисельність відповідно до мізерно малих зимових рівнів – інакше вони не виживуть взимку. Тому всю багату продукцію літа вони з’їсти не в змозі, і якщо перелітний вид з’являється влітку на півночі, він опиняється у дуже ненасиченій системі.

Англійські орнітологи вивчають харчування наших європейських видів, що зимують в Африці. І з цих спостережень з’ясовується, що, скажімо, славки, які на півночі харчуються комахами, лише трохи додаючи до них свіжих ягід, прилітаючи в Африку, всю зиму їдять одні ягоди. Причому такі, які більше не в змозі їсти ніхто з аборигенів. Але ж в тропіках, здавалося б, повно комах. На жаль, там на них достатньо і своїх споживачів. І тому перелітні види не «зазіхають» на старі, усталені біоценози тропічного лісу: вони зимують або в молодих спільнотах — саванах, або на узбережжях, або в місцях, порушених людиною або стихією. Хоч би як-небудь пересидіти зиму — єдина їх мета в цей час. І при всьому при тому конкуренція з аборигенами все одно дуже велика.

Нещодавно був виявлений дуже цікавий факт. У ті місця, де живе осіла тропічна славка, прилітає і північна. Так ось, з’ясувалося, що у місцевих славок існує річний цикл розмноження — вони виводять пташенят тільки в певну пору року, а це для тропіків велика рідкість. Припиняють аборигени розмножуватися саме на час прибуття північних гостей. Конкуренція стає занадто гострою…

Отже, річний цикл пташиного життя йде строго за планом. Але звідки птахи знають, коли треба відлітати, коли — линяти і розмножуватися?

Багато дослідів підтверджують, що річна програма птиці має в собі незалежний від всяких умов, внутрішній — ендогенний компонент. Іншими словами, фізіологічні цикли пташиного організму можуть йти, не порушуючись за часом, як би не змінювалося навколишнє середовище. Або, точніше, як би не змінювалися всі умови життя птиці, крім якихось одних, керуючих. Зазвичай таким «задатчиком ритму» служить календар природи.

Давно, ще в 1926 році, був відкритий фотоперіодичний контроль річних циклів – контроль довжини дня. І з тих пір добре вивчений. Але мова до останнього часу йшла тільки про весняний стан – про зростання насінників в період розмноження і характерному для птахів весняному неспокої в період весняної міграції. Вдалося з’ясувати, що ці події в житті птиці, які щорічно повторюються, викликаються саме зміною довжини дня. Але як контролюються линька і осінній міграційний стан — це залишалося незрозумілим.

Намагалися штучно змінювати довжину дня безпосередньо перед линькою або осінньою міграцією, виходячи з ідеї, що станом птиці управляє обстановка, що передує цим фазам. Але безрезультатно: птахи не піддавалися на обман — ні линька, ні міграційне занепокоєння у них не з’явилися в позаурочний час. І лише до сімдесятого року дещо вдалося з’ясувати.

Отже, якась контролююча система. Насправді це гіпоталамус, але поки залишимо нейросекрети і гормони осторонь. Тим більше, що про них багато що ми ще не знаємо. Якась система в мозку птиці стежить за довжиною дня, оцінюючи його як короткий або як довгий. Починаючи з пізньої осені, вона щодня оцінювала його як короткий. Але в якийсь момент навесні довжина дня, зростаючи, досягає критичного рівня, для зябликів — десять і чотири десятих години. Відбувається це двадцять шостого лютого. З цього часу для зяблика день довгий. Далі система заповнює «пакет інформації»: зяблику потрібно набрати близько десяти довгих днів поспіль, щоб повірити, що він не помилився. Систему “не цікавить”, який це довгий день, – будь в ньому одинадцять або шістнадцять годин, вже не має значення, аби він був більше критичного.

У будь-якому випадку з цього моменту включається весняна програма. Якщо тримати птицю в природних умовах, вона послідовно пройде чергу стадій – весняний стан, линьку, осінній стан і так далі. Але в досліді можна дати, скажімо, з першого січня поспіль стільки довгих днів, скільки треба, щоб зломити вроджену пташину недовіру, — для цього клітку висвітлюють. Коли птиця оцінює день як довгий, вона викидає весь шматок програми, що залишився до дати, коли такої довжини досягає день в природі. У січні їй належить ще спокійно клювати мізерні зернятка де-небудь на півдні Іспанії або в Північній Африці, але «довгий день» диктує: пора летіти на північ. І вона готується летіти. Далі програма її розвивається, починаючи з фази, відповідної весні. Все інше (в даному випадку — два зимових місяці) оцінюється як помилка в ході внутрішнього годинника.

Це називається фотоперіодичною синхронізацією. Від цієї дати автоматично буде відрахований весь річний цикл — час закінчення линьки, початок і закінчення осінньої міграції. Тут вже неважливо, висвітлюєте ви клітку чи ні, теплішає або холоднішає на вулиці – птиця відраховує належне число днів і “включає” линьку, ще скільки-то днів — «вимикає» її. Точно так само, звіряючись лише з внутрішнім своїм годинником, вона вступає в стадію осіннього занепокоєння. Як бачите, фотоперіодичний контроль осінньої міграції і линьки відбувається ранньою весною… Тому-то марно було намагатися міняти в експерименті довжину дня на фазі линьки — дата линьки і осінньої міграції вже визначена раніше.

Як ми до цього додумалися? В різний час року поміщаючи птахів «у довгий день», ми переконалися, що, по-перше, шматок часу від початку весняного стану до кінця линьки завжди один і той же, коли б не розпочався дослід, а по-друге, довжина шматка не залежить від довжини дня, якщо тільки вона більше критичної.

Чому тільки довжина дня управляє птахами, але не температура, не що-небудь інше? Зрозуміло – вони ж знаходяться далеко від гніздової області, і погодні умови на зимівлях ніяк не схожі на ті, що будуть, коли птахи прилетять на батьківщину. Тому до якогось часу фотоперіодичний контроль – найнадійніший. Але тут ще належить ретельно вивчити багато і багато в чому розібратися…

Автор: Дольник В. Р., директор біостанції.