То, что птицы улетают зимой в теплые края, а весной возвращаются обратно, сейчас уже ни у кого не вызывает сомнений. Из 100 миллиардов птиц (такое количество их примерно живет на Земле) приблизительно 1/5 часть ежегодно отправляется в путешествие и возвращается обратно.
Сначала люди не могли поверить в сам факт перелетов, а убедившись, что это действительно так, стали выяснять, куда же улетают на зиму птицы из холодных краев.
Долго не могли найти способ, как выяснить это, пока в 1899 году датский учитель Мартене не предложил кольцевать птиц — надевать на лапку пойманной птицы колечко из легкого металла. На таком кольце много не напишешь, да и не надо: достаточно лишь названия города, куда следует отослать найденное кольцо, номера и буквы, означающих серию. А уж ученые по номеру сами установят, где и когда окольцована эта птица.
За семьдесят с небольшим лет — с того дня, как датский учитель надел на лапку птицы первое кольцо, — помечено уже около 10 миллионов птиц. Благодаря этому люди узнали, где зимуют птицы, узнали их маршруты и трассы перелетов, сроки, скорость и высоту полета воздушных путешественников. Но чем больше люди узнавали, тем больше загадок задавали им птицы.
У муравьев можно бы научиться многому.
Выносливость, экономичность полета, сила крыльев — все поражало людей, и над выяснением этих вопросов работают ученые сейчас.
Но, пожалуй, больше всего ученых занимает вопрос, который можно было бы сформулировать так: каким образом птицы находят дорогу?
О том, что птицы легко находят нужное направление, точно прилетают в определенное место, было известно очень давно: ласточек и голубей для передачи сообщений люди использовали еще пять тысяч лет назад. Использовали их и египтяне, и римляне, и древние греки. Уезжая, они брали с собой пойманных недалеко от дома на гнездах птиц. Заранее договорившись с друзьями или близкими о значении условных знаков (например, красная ленточка — успех, синяя — неудача), они затем привязывали к лапе птицы соответствующую ленточку, и через некоторое время птица приносила домой весть об успехе или неудаче.
Со временем условные знаки уступили место запискам, вложенным в специальные капсулы, прикрепленные к лапкам. Однако с развитием современной связи голубиная почта прекратила свое существование. Прекратила… на время: прошло несколько десятков лет, и теперь, в век спутников и космических средств связи, люди вновь вернулись к голубиной почте, найдя ее в ряде случаев более удобной. Например, в годы второй мировой войны только в английской армии «служило» более 200 тысяч почтовых голубей. Некоторые зарубежные телеграфные агентства и сейчас используют голубей для передачи коротких сообщений — считают это наиболее надежным, быстрым и выгодным средством.
Долгое время думали, что голуби так быстро и точно возвращаются благодаря своей удивительной памяти: запоминают дорогу с первого взгляда. Но что значит запомнить дорогу? Ведь для того, чтоб запомнить дорогу, надо ее хотя бы видеть. Голубей же, как правило, перевозили в закрытых корзинах или ящиках. Но факт остается фактом — голуби возвращаются, куда бы их ни увезли.
Одна из теорий, пытавшаяся объяснить, как голуби находят обратную дорогу, заключалась в том, что птицы якобы механически запоминают все повороты и отклонения от первоначальной точки. Чтоб проверить, так это или нет, птиц везли в ящиках, установленных на вращающихся патефонных дисках, и даже усыпляли. И все-таки птицы возвращались, если в дороге с ними не приключалась беда. Значит, дело тут не в памяти — ведь никакая память не поможет усыпленной птице восстановить маршрут, по которому ее везли.
У орнитологов есть термин — «хоминг» (от английского слова, означающего «дом»). У птиц действительно очень сильно развито чувство дома, и голуби тому пример. Да и не только голуби: опыты показали, что к дому, к родному гнезду возвращаются и увезенные от него многие другие птицы. Но ведь птицы летят не только к дому, но и от него, когда отправляются на зимовки.
После поражения «теории памяти» появилась новая — «теория спирали». Суть ее заключалась в том, что птицы летят на зимовки и обратно не по прямой, а спиралями, кругами. Круги эти всё расширяются и расширяются, пока птица наконец не увидит знакомые признаки, которые помогут выбрать правильный маршрут.
У сторонников «теории спирали» были доказательства. Например, прекрасное зрение птиц. Установили, что с высоты 200 метров птица видит на 50 километров, а с 2 тысяч метров радиус ее обзора уже составит 160 километров. Еще один аргумент сторонников «спирали» — длительность перелета птиц. Ведь некоторые птицы затрачивают на перелет иногда по нескольку месяцев, в то время как стриж, например, делающий по 1000–1200 километров в день, может совершить все путешествие за неделю. Сторонники «спирали» объясняли это именно тем, что птицы летят не прямо, а кругами.
Но эта теория тоже оказалась несостоятельной. Стало известно, что длительность полетов птиц зависит от других причин — они в полете отдыхают, кормятся, пережидают непогоду. Было доказано, что, пролетая над океаном, птицы не могут найти подходящих ориентиров. Наконец, увидеть и узнать эти ориентиры можно лишь во время повторного полета, а ведь молодые летят на зимовку в первый раз.
На смену «теории спирали» пришло утверждение, что молодых ведут старики. Эта теория жила долго, и опровергнуть ее было трудно. Тем более, что у некоторых птиц старики действительно иногда летят вместе с молодыми. Однако сейчас ученые установили, что, как правило, для выбора маршрута молодые птицы не нуждаются в помощи старых. Если бы это было не так, молодые скворцы не улетали бы раньше старых, кукушки, не знающие своих настоящих родителей, не могли бы улетать на юг, а они это делают, причем улетают в одиночку. Мало того: молодые кукушки, впрочем как и многие другие птицы, зимуют не там, где старики. Ученые проделали множество опытов, провели огромное количество наблюдений и убедились: мнение, что старики показывают дорогу молодым, не верно.
В середине прошлого века русский ученый академик А. Ф. Миддендорф выдвинул теорию магнитной ориентации птиц. По этой теории птицы чувствуют не только, в каком направлении находится магнитный полюс, но и магнитные отклонения. Чтоб проверить эти утверждения, было снова проделано множество опытов: птицам надевали магниты, создавали вокруг них магнитное поле, которое должно было сбить их с пути, завозили их в такие точки земного шара, где силы вращения Земли должны были помешать птице выбрать направление, если действительно дело в магнитном поле. Но… все напрасно.
Тайну птичьих перелетов помогают выяснить кольца, тысячи которых ежегодно надеваются на лапки птиц.
Кольца расскажут, куда птицы улетают и откуда прилетают, где вьют гнезда.
Правда, у магнитной теории есть приверженцы до сих пор, но существует и много других теорий. Такие, как, например, «тепловая ориентация», по которой птица, благодаря своей сверхчувствительности, улавливает самые слабые потоки теплого воздуха, идущего с юга. Однако и эта теория не подтвердилась.
Теории возникали и опровергались одна за другой. И опровергались они главным образом опытами, которые основывались на «методе завоза». Он заключается в том, что птицу ловят на гнезде или перехватывают на пути пролета и куда-нибудь увозят. Затем метят и отпускают.
Долгое время это был единственный метод проверки скорости и верности перелетов. Метод этот доказывал несостоятельность многих теорий, но сам не мог дать ответ на интересующие ученых вопросы. А наука шла вперед, появились новые приборы, открылись новые возможности. Их-то и использовал немецкий ученый Густав Крамер, начавший серию опытов по методу «круглой клетки» и получивший удивительные результаты.
Люди давно заметили: с наступлением весны или осени птицы, находящиеся в неволе, тоже начинают волноваться — хлопают крыльями, летают по клетке. Но полеты эти отличаются от обычного порхания птиц — они имеют строго определенное направление. И даже когда птица сидит на жердочке, голова ее обращена в определенную сторону. Эти наблюдения и дали толчок к опыту.
В круглую клетку, закрытую со всех сторон, поместили скворца. Сама клетка находилась в круглом павильоне, тоже закрытом со всех сторон. Лишь в потолке было сделано восемь окошек, сквозь которые скворец видел небо. И вот когда небо было затянуто тучами, скворец летал по клетке как угодно, садился на любые жердочки. Но стоило в одном из окошек появиться солнцу, как поведение птицы менялось: она начинала ориентироваться на солнце.
Чтоб проверить, действительно ли солнце указывает скворцу путь, с помощью зеркал стали менять направление лучей. И скворец, не чувствуя, конечно, обмана, неуклонно следовал за светилом.
Это было великим открытием, перевернувшим все представления о способе ориентировки птиц. Крамер, а затем и другие ученые проделали множество опытов с разными птицами. При помощи зеркал и механизмов они изменяли «скорость» солнца, «останавливали» его, всячески пытаясь сбить птиц, обмануть их. И каждый раз опыты подтверждали — путь птицам указывает солнце.
Но когда это было доказано, встал другой, не менее сложный вопрос. Солнце движется. И если птицы выбирают путь по солнцу, то почему все-таки не сбиваются с пути?
И тут обнаружились еще более поразительные «способности» птиц. Человек, умеющий ориентироваться, может по солнцу найти правильное направление — он знает, что утром солнце бывает на востоке, днем на юге, вечером на западе. Имея под руками часы, он может при помощи солнца довольно точно определить направление. Но ведь у птиц нет часов, чтоб делать «поправки» на движение солнца и точно определять направление.
Оказывается, есть! И не только у птиц. Часы, которые называются физиологическими или биологическими, есть и у человека, и у насекомых, и у растений.
Мы привыкли считать, что часы — это какой-нибудь предмет, прибор, в общем, какая-то вещь. Биологические часы — это не предмет, а явление. Неизвестно, где эти часы находятся, их нельзя увидеть. Но живые организмы чувствуют их присутствие постоянно и обойтись без них не могут. Вот два самых простых примера. Человек летит на самолете из Москвы в Иркутск. Разница во времени — 5 часов. В Москве он привык ложиться в 12 часов ночи, а вставать в 7 утра. 12 часов ночи в Иркутске наступает тогда, когда в Москве 7 часов вечера. И москвич долго будет ворочаться с боку на бок, безуспешно пытаясь заснуть: свои ручные часы он переставил на 5 часов вперед, а биологические еще идут по московскому времени. То же самое произойдет утром: в 7 часов утра москвичу в Иркутске будет очень трудно проснуться — в Москве в это время 2 часа ночи. С иркутянином в Москве произойдет обратное — в 7 часов вечера он захочет спать, а в 2 часа ночи проснется. Пройдет несколько дней, пока биологические часы настроятся по местному времени.
Второй пример. Ранней весной можно срезать несколько веточек и поставить их в воду. И хоть на улице еще холодно, на веточках набухнут почки, а потом появятся листья. А зимой, даже если в комнате будет очень жарко, ничего подобного не получится: «часы» растений «заведены» на определенное время. Они дают команду просыпаться весной и засыпать осенью, по биологическим часам начинается весеннее сокодвижение и опадают листья.
Биологические часы управляют жизнью животных: утром будят дневных, вечером — ночных; биологические часы «заставляют» животных впадать в зимнюю спячку, перелетных птиц — улетать на юг, они «подсказывают», когда надо рыть норы или вить гнезда, и так далее. Нельзя сказать, сколько этих часов в организме; неизвестно, разные часы управляют разными поступками животных или одни. Но факт есть факт: такие часы существуют. И то, что они помогают птицам ориентироваться по солнцу, тоже факт, уже установленный.
Итак, солнце — ориентир, указывающий направление; биологические часы — «прибор», помогающий делать «поправки» на движение солнца и не сбиваться с курса. Но, оказывается, и этого мало: ведь птицы летят не только в определенном направлении, но и в совершенно определенное место. А для этого недостаточно уметь лишь правильно определять сторону света. Многие птицы совершенно точно находят места, затерянные в океане, другие, совершив многотысячекилометровые перелеты, возвращаются не только в родные края, но буквально на то же место, где свили гнездо в прошлом году (а нередко — и в это же гнездо). Молодые возвращаются на то же место, где появились на свет, и устраивают свое гнездо поблизости от «родного дома». Что помогает птицам лететь с такой точностью, что это за удивительный «прибор», не дающий им сбиться с пути, если учесть к тому же, что на пути птиц и ветер, и воздушные потоки, и множество других сил, которые невозможно предугадать и которые очень мешают полету?
Но все это верно по отношению к птицам, которые летят днем: они ориентируются по солнцу и солнце помогает им выбирать направление.
А ведь очень много птиц летит ночью. Что помогает им тут?
Одни ученые считают, что звезды. Малиновок и славок выпускали в планетарии, и птицы по звездам выбирали направление. Но вот менялась звездная карта неба, и птицы сразу же меняли маршрут. Да, это бесспорное доказательство того, что птицам помогают звезды.
Однако другие опыты показали, что и птицы, летящие ночью, способны ориентироваться по солнцу. Они как бы засекают положение заходящего солнца, и это дает им возможность выбирать направление ночью.
Но пока разрабатывались теории, делались опыты с птицами, ученый мир взволновали новые открытия — открытия межконтинентальных перелетов насекомых и, в частности, бабочек.
Перелеты бабочек, так же как и птиц, люди наблюдали очень давно. Старинные книги и летописи донесли до нас сведения о многих случаях, когда бабочки «затмевали солнце» над городами Европы, моряки не раз видели тучи бабочек за сотни километров от берега, но никто не мог объяснить, что значат тучи бабочек над городами или появление их в открытом море. Лишь лет 25–35 назад стало точно известно о перелетах бабочек через моря, с материка на материк. Узнали о бабочке номофиле ноктуэлле, которая перелетает из Англии в Северную Африку и обратно, узнали о бабочке монархе, которая направляется зимовать из Канады во Флориду или даже на Новую Зеландию, пролетая при этом чуть ли не четыре тысячи километров. Сейчас ученые знают, что и среди наших бабочек есть страстные «путешественники» — такие, как адмирал, капустница, репейница. Капустницы и репейницы летят стаями, причем огромными, адмирал же предпочитает путешествовать в одиночку. Известна теперь и высота полета некоторых бабочек во время путешествия (обычно — два-три метра над землей) и скорость полета. У капустницы, например, в тихую погоду скорость 7—14 километров в час, по ветру — 30–35.
Даже совершенный вертолет не может соперничать с бабочкой бражником.
Известно уже немало и других подробностей перелета бабочек. Но, к сожалению, не главные. На главные вопросы еще предстоит ответить.
Вот, например: птицам ветер не страшен, разве что сильный. Но при сильном ветре они не летят. Для бабочек же чувствителен, казалось бы, любой ветерок, и даже слабый может снести их с трассы. Но, однако, ветер им не мешает, не сбивает с пути. Видимо, у них есть какой-то неизвестный людям «механизм», направляющий их полет. Люди заметили: чем больше сила ветра, тем больше угол поворота бабочек. Но как они определяют силу ветра? Да и вообще, как бабочки узнают о ветре? Узнать о ветре просто нам, стоящим на земле. В воздухе же очень трудно ориентироваться. А бабочки, как теперь выяснено, не только ориентируются, но и используют потоки воздуха.
Факт перелета бабочек на такие колоссальные расстояния — уже сам по себе удивительная загадка. Ведь крылышки этих насекомых кажутся такими слабыми. А вот переносят же своих «хозяев» с одного материка на другой!
И, наконец, главный вопрос: как бабочки находят дорогу? Тут уж не может быть и речи о какой-то памяти или о том, что молодым дорогу указывают старики: одни летят огромными стаями, другие — поодиночке, одни летят туда и обратно, другие только в один конец. Прилетев, откладывают яички и умирают. В обратный путь летят уже молодые. Очевидно, во всех этих и многих других случаях у бабочек срабатывают какие-то «аппараты», «механизмы». Но какие — вот великий вопрос!
Путешествуют не только бабочки: на большие расстояния перелетают и стрекозы, и божьи коровки, и некоторые жуки. Как они ориентируются? И вот тут, изучая насекомых, люди снова столкнулись с непризнанной, но существующей магнитной теорией. Птицы, считает большинство специалистов, не имеют «магнитного чувства», а насекомые, как показали опыты, имеют. Например, муха почти всегда, садясь на горизонтальную поверхность, располагается либо строго в направлении север — юг, либо запад — восток. Это наблюдалось и у некоторых других насекомых.
Итак, теория магнитного поля не может быть целиком отброшена, хотя бы в отношении ориентации насекомых. Правда, о «магнитных чувствах» бабочек пока данных нет, но ведь мы еще очень о многом не имеем данных.
А иметь эти данные люди должны. Мы даже представить себе не можем, какие удивительные тайны хранят птицы и насекомые. Изучение только одних перелетов и то дает нам многое.
Так, например, зоологи считают, что, зная птичьи трассы, места зимовок, места отдыха, можно организовать охрану полезных птиц.
Но птичьими перелетами и перелетами насекомых интересуются также инженеры и конструкторы. Еще бы! Ведь они, птицы и насекомые, имеют необыкновенные компасы, необыкновенные приборы, которые безошибочно ведут их по курсу, самостоятельно делают поправки, без чьей-либо помощи прокладывают курс.
Как этот компас или не компас, а какой-то другой прибор нужен людям!
Да только ли этот!