Почему птицы улетают на юг?

Годовая программа в жизни птицы — ответ на бесконечно повторяющееся чередование времен года на Земле, ее способ адаптации к постоянно меняющимся условиям. Все стадии этой программы — перелеты, постройка гнезд, высиживание птенцов, линька и все изменения в физиологии птичьего организма, сопровождающие эти стадии, строго последовательны. Все происходит в нужное время, по графику.

У большинства млекопитающих и рыб таких четких циклов, строго разделяющихся по фазам, нет или они много проще. Но у птиц энергетика работает «на пределе», пернатые не могут позволить себе роскошь совместить каких-то два важных процесса: например, размножаться и линять, и потому четкая смена фаз для них — суровая необходимость.

Миграция, одна из таких стадий, возникла как форма приспособления к зиме. Природа знает много разных форм такого приспособительства, спячка например. Бывают и еще более экзотические способы, — скажем, взрослая популяция вообще погибает, оставляя на зиму яйца или семена. Птицы выбрали свой путь — они улетают.

Миграции позволяют птицам занимать на Земле области, не пригодные для жизни круглый год, но вполне устраивающие их в один из сезонов. Перелеты открывают перед птичьим народцем огромные возможности. Миллиарды птиц, которые не могли бы жить за пределами тропиков или субтропиков, благодаря миграциям добираются до Арктики. Так птицы захватили всю Землю.

Отчего бы им не жить в тропиках? Очень просто — там перенаселение. Недавно — это было одним из пунктов Международной биологической программы — орнитологи изучали размер птичьих кладок на разных широтах. Был выбран для анализа обычный домовой воробей — и не случайно. Это очень интересный вид: в Старом Свете он распространялся сам, следуя за человеком, а в Новый Свет был завезен, причем точно известно, когда и куда. Завезен он был фермерами, потом образовал популяции, приспособившиеся и к северу и к тропикам, за короткий период, сто с небольшим лет, расселился по материку. Получилось что-то вроде уникального, поставленного природой и людьми громадного эксперимента. Подобные явления происходили еще разве лишь при смещении материков и образовании мостов между ними — тогда вид так же стремительно врывался на континент и заселял его.

Так вот, воробьи имеют у нас, в средних широтах, обычно одну-две кладки в год из четырех-шести яиц. И из них вылупляется столько птенцов, что несмотря на смертность популяция существует — баланс поддерживается. А в Индии на одну окольцованную самку приходится двадцать восемь птенцов — семь кладок, но из них еле-еле выживают двое-трое.

С севера на юг вообще увеличивается количество кладок, и обычно это воспринимается как благоприятный момент. Но с другой стороны, популяции ведь на юге, как известно, не увеличиваются из года в год, а значит, все эти кладки — пустая трата сил. Поэтому можно рассуждать и так: с продвижением на север жить становится настолько легче, что одной кладки хватает для поддержания стабильной популяции. Важно только долететь до этой обетованной земли. И вернуться осенью обратно.

Остается вопрос — почему же на севере меньше «едоков», чем в тропиках. Это тоже объясняется очень несложно. Животные, постоянно здесь живущие, естественно, нуждаются в пище круглый год. Воссоздается же она только летом, зимой ее очень мало. Коротким летом на далеком севере родится огромное количество насекомых, ягод, грибов, их хватило бы, как говорится, «на всех». Но оседлые виды вынуждены снижать свою численность в соответствии с ничтожно малым зимним уровнем — иначе они не выживут зимой. Поэтому всю обильную продукцию лета они съесть не в состоянии, и если перелетный вид появляется летом на севере, он оказывается в очень ненасыщенной системе.

Английские орнитологи изучают питание наших европейских видов, зимующих в Африке. И из этих наблюдений выясняется, что, скажем, славки, которые на севере питаются насекомыми, лишь немного добавляя к ним свежих ягод, прилетая в Африку, всю зиму едят одни ягоды. Причем такие, какие больше не в состоянии есть никто из аборигенов. А ведь в тропиках, казалось бы, полно насекомых. Увы, там на них достаточно и своих потребителей. И потому перелетные виды не «замахиваются» на старые, устоявшиеся биоценозы тропического леса: они зимуют либо в молодых сообществах — саваннах, либо на побережьях, либо в местах, нарушенных человеком или стихией. Хоть бы как-нибудь пересидеть зиму — единственная их цель в это время. И при всем при том конкуренция с аборигенами все равно очень велика.

Недавно был обнаружен очень интересный факт. В те места, где живет оседлая тропическая славка, прилетает и северная. Так вот, выяснилось, что у местных славок существует годовой цикл размножения — они выводят птенцов только в определенное время года, а это для тропиков большая редкость. Прекращают аборигены размножаться именно на время прибытия северных гостей. Конкуренция становится слишком острой…

Итак, годовой цикл птичьей жизни идет строго по плану. Но откуда птицы знают, когда надо улетать, когда — линять и размножаться?

Многие опыты подтверждают, что годовая программа птицы имеет в себе независимый от всяких условий, внутренний — эндогенный — компонент. Другими словами, физиологические циклы птичьего организма могут идти, не нарушаясь по времени, как бы ни менялась окружающая среда. Или, точнее, как бы ни менялись все условия жизни птицы, кроме каких-то одних, управляющих. Обычно таким «задатчиком ритма» служит календарь природы.

Давно, еще в 1926 году, был открыт фотопериодический контроль годовых циклов — контроль длины дня. И с тех пор хорошо изучен. Но речь до последнего времени шла только о весеннем состоянии — о росте семенников в период размножения и характерном для птиц весеннем беспокойстве в период весенней миграции. Удалось выяснить, что эти события в жизни птицы, ежегодно повторяющиеся, вызываются именно изменением длины дня. Но как контролируются линька и осеннее миграционное состояние — это оставалось непонятным.

Пытались искусственно изменять длину дня непосредственно перед линькой или осенней миграцией, исходя из идеи, что состоянием птицы управляет обстановка, предшествующая этим фазам. Но безрезультатно: птицы не поддавались на обман — ни линька, ни миграционное беспокойство у них не появились в неурочное время. И лишь к семидесятому году кое-что удалось выяснить.

Итак, некая контролирующая система. На самом деле это гипоталамус, но пока оставим нейросекреты и гормоны в стороне. Тем более, что о них многое мы еще не знаем. Некая система в мозгу птицы следит за длиной дня, оценивая его как короткий или как длинный. Начиная с поздней осени, она ежедневно оценивала его как короткий. Но в какой-то момент весной длина дня, возрастая, достигает критического уровня, для зябликов — десять и четыре десятых часа. Происходит это двадцать шестого февраля. С этого времени для зяблика день длинный. Дальше система заполняет «пакет информации»: зяблику нужно набрать около десяти длинных дней подряд, чтобы поверить, что он не ошибся. Система «не интересуется», какой это длинный день, — будь в нем одиннадцать или шестнадцать часов, уже не имеет значения, лишь бы он был больше критического.

В любом случае с этого момента включается весенняя программа. Если держать птицу в естественных условиях, она последовательно пройдет черед стадий — весеннее состояние, линьку, осеннее состояние и так далее. Но в опыте можно дать, скажем, с первого января подряд столько длинных дней, сколько надо, чтобы сломить врожденное птичье недоверие, — для этого клетку освещают. Когда птица оценивает день как длинный, она выбрасывает весь кусок программы, оставшийся до даты, когда такой длины достигает день в природе. В январе ей положено еще спокойно клевать скудные зернышки где-нибудь на юге Испании или в Северной Африке, но «длинный день» диктует: пора лететь на север. И она готовится лететь. Дальше программа ее развивается, начиная с фазы, соответствующей весне. Все остальное (в данном случае — два зимних месяца) оценивается как ошибка в ходе внутренних часов.

Это называется фотопериодической синхронизацией. От этой даты автоматически будет отсчитан весь годовой цикл — время окончания линьки, начало и окончание осенней миграции. Тут уж неважно, освещаете вы клетку или нет, теплеет или холодает на улице — птица отсчитывает положенное число дней и «включает» линьку, еще сколько-то дней — «выключает» ее. Точно так же, сверяясь лишь с внутренними своими часами, она вступает в стадию осеннего беспокойства. Как видите, фотопериодический контроль осенней миграции и линьки происходит ранней весной… Поэтому-то бесполезно было пытаться менять в эксперименте длину дня на фазе линьки — дата линьки и осенней миграции уже определена ранее.

Как мы до этого додумались? В разное время года, помещая птиц «в длинный день», мы убедились, что, во-первых, кусок времени от начала весеннего состояния до конца линьки всегда один и тот же, когда бы ни начался опыт, а во-вторых, длина этого куска не зависит от длины дня, если только она больше критической.

Отчего только длина дня управляет птицей, но не температура, не что-либо другое? Понятно — они ведь находятся далеко от гнездовой области, и погодные условия на зимовках никак не похожи на те, что будут, когда птицы прилетят на родину. Поэтому до какого-то времени фотопериодический контроль — самый надежный. Но тут еще предстоит тщательно изучить многое и во многом разобраться…

Автор: Дольник В. Р., директор биостанции.