Как животные ориентируются по солнцу

Кто еще ориентируется по солнцу?

Некоторые животные методам солнечной навигации обучаются, по-видимому, постепенно, не сразу берут солнце в помощники, а лишь когда поживут немного да привыкнут к расписанию, по которому термоядерный шарик перекатывается по небу.

Рыжие лесные муравьи, например, весной еще «не знают», что солнце — ориентир подвижный. За лето, к осени, они эту истину уже усваивают твердо. Но если весной на некоторое время накрыть лесного муравья непрозрачным колпаком, он побежит, когда колпак снимете, по неправильному пути. Впечатление такое, что, пребывая в темноте, он не учел, что солнце за это время продвинулось к западу. Когда снова увидел белый свет, побежал под прежним углом к светилу и, конечно, побежал не туда. Летом и осенью этого не происходит: муравьи уже «знают», что солнце на месте не стоит, а природные хронометры помогают им сделать правильную поправку, как бы долго ни длилась их вынужденная остановка.

Итак, муравьи тоже ориентируются по солнцу. Но наверное, не все: некоторые виды, несмотря на усилия экспериментаторов, не обнаружили таких способностей.

Паук-волк, или по-научному Arctosa perita, живет по берегам рек и озер. Если его бросить в воду, он поплывет к берегу, на котором его поймали, поплывет прямо, как бы далеко ни занесли его.

Папи, итальянский исследователь, брал этого паука, переносил на противоположный берег и там бросал его в воду. Паук плыл изо всех сил к берегу, но, странное дело, не к ближайшему берегу, откуда бросили его, а к тому, где родился он и жил. Рискуя жизнью, плыл поперек потока.

Какой берег родной, а какой неродной, паук узнавал по солнцу. Папи это доказал, искажая положение солнца с помощью зеркала. Потом паука подвергли тем же испытаниям, что и скворцов. После того как продержали его много дней в темноте, физиологические часы паука вышли из строя и он не мог уже, глядя на солнце, решить, какой берег свой, а какой чужой. Ненормальное чередование искусственного дня и ночи, пережитое накануне, тоже сбивало его с толку.

Береговые блохи, или песчаные скакуны, рачки-бокоплавы, прыгающие, как кузнечики, по морским пляжам, похожи на паука арктозу не только своим влечением к большим акваториям: они и дом свой тоже находят по солнцу.

Эти рачки любят путешествовать, их не раз находили на суше далеко от моря. А одного песчаного скакуна поймали однажды на. высокой горе. Он, правда, не добрался до самой вершины, но был схвачен на пути к ней — на высоте больше тысячи метров над уровнем моря.

У береговых блох навигационные способности развиты прекрасно. В лабораториях они не хуже скворцов умели находить по солнцу правильное направление. Их всегда тянуло к морю, и, где бы ни выпустили песчаных скакунов, они кратчайшей дорогой устремлялись к нему. Но это на своей родине, в Италии. А вот когда их привезли в Аргентину, они заблудились: их хронометры работали еще по европейскому времени, без связи с местным солнцем и только путали рачков.

Некоторые исследователи думают, что песчаные скакуны, а также осьминоги, крабы и другие морские животные безошибочно находят дорогу к морю (когда заносят их на сушу), руководствуясь шумами морскими — инфра- и ультразвуками, нам не слышными.

Чтобы заодно проверить и эту гипотезу, несколько сот морских блох продержали в лаборатории в условиях искусственного дня и ночи: по двенадцать часов был каждый период — и свет, и тьма. Но эти самодельные сутки на двенадцать часов отставали от натуральных. На дворе был день, а в лаборатории ночь, и наоборот.

Когда рачков выпустили невдалеке от моря, они побежали не к нему, а прямо от него. Никакие морские шумы не помогли — физиологические часы опаздывали на полцикла: на полцикла, на сто восемьдесят градусов, «отставало» от солнца и чувство направления. Выпущенные вместе с ними контрольные, не обработанные светом и тьмой рачки поскакали правильно — прямо к морю.

Опыты с раками, крабами, пауками, саранчой и другими животными окончательно утвердили победу теории солнечной навигации. Почти каждое животное, подвергнутое испытанию, рано или поздно обнаруживало незаурядное умение ориентироваться по солнцу. Невольно приходит на ум мысль: видимо, это универсальное в природе умение, отправляясь в путь, доверять судьбу свою солнцу. Возможно, и киты в океанах, и рыбы, и тюлени, не меньшими легионами, чем птицы, пересекающие весной и осенью морские широты, и северные олени, горные скакуны, лемминги и другие номады степей, лесов и морей бредут и плывут по планете, поглядывая на солнце в небе и прислушиваясь к «стуку» хронометров в своей груди.

Уже недолго осталось ждать: новые исследования скоро покажут, так ли это.

Источник

Механизмы ориентации у животных

В пасмурный ноябрьский вечер над полями лежит туман, накрапывает мелкий дождь. Не видно ни звезд, ни луны, но вечернюю тишину время от времени прерывают пронзительные высокие звуки. Это летят дрозды-белобровики, которые гнездились на севере Европы, а теперь отлетают в ее южную часть на зимовку. Каким же образом птицы находят дорогу, если все небо затянуто тучами?

Магнитное чувство

Приверженцы голубиного спорта устраивают соревнования среди своих любимцев: отвезя нескольких голубей подальше от родной голубятни, они ждут, кто из них первым вернется домой. Ученые даже надевали на глаза голубям матовые очки, чтобы они не могли находить дорогу с помощью зрения. Но и это не мешало голубям возвращаться домой. В мозгу голубей есть клетки, содержащие крошечные частицы минерала магнетита. Возможно, именно это вещество помогает им чувствовать магнитное поле Земли и правильно определять, где север, где юг. Магнитное чувство, вероятно, и помогает голубям отыскивать дорогу домой. Но нейрофизиологические механизмы этого явления изучены пока плохо.

Как показали недавние исследования, магнитное поле планеты могут чувствовать и пчелы. На него реагируют трофоциты — особые клетки, расположенные в брюшке насекомых и содержащие гранулы, в состав которых входит железо. Оказалось, что в магнитном поле эти гранулы сжимаются вдоль силовых линий. Изменение формы гранул отслеживается трофоцитами и окружающими их клетками. В результате пчела получает информацию об интенсивности и направлении силовых линий магнитного поля. Трофоциты способны реагировать на малейшее изменение магнитного поля и помогают пчелам ориентироваться в пространстве в плохую погоду, когда навигация по солнцу невозможна.

Географическое чутье

Если знать широту и долготу отправной точки и географические координаты места назначения, можно определить и направление, в котором следует двигаться. Этим методом двухкоординатной навигации пользуются, например, моряки. Похоже, им владеют и некоторые животные. В 1960-х гг. были проведены опыты со скворцами, гнездящимися в Нидерландах. Птиц ловили и увозили в Швейцарию. Выпущенные там молодые птицы летели не в северо-западном направлении в сторону обычных местзимовок нидерланских скворцов на юге Англии и западе Франции, а отправлялись на юго-запад, как если бы летели на зимовку из Нидерландов. Таким образом, они ошибочно оказывались на юге Франции и в Испании. Напротив, взрослые скворцы, вовремя сориентировавшись, следовали в правильном направлении на северо- запад, словно в их распоряжении были компас и карта.

В 1980-х гг. один американский исследователь окольцевал двух пеночковых певунов (небольших североамериканских певчих птиц), пойманных на кусте во время зимовки в тропическом лесу Венесуэлы. На следующий год ученый снова обнаружил этих птиц на том же кусте. Ласточки тоже возвращаются из года в год к своим гнездам под крышами домов.

О способности животных к двухкоординатной навигации, может быть, говорить пока рано, но их географическое чутье поражает.

Врожденный дар или приобретенный навык?

Молодые журавли, лебеди и многие другие птицы первый в их жизни сезонный перелет всегда совершают вместе со своими родителями. Они твердо запоминают маршрут миграции, которого будут придерживаться в последующие годы. Ласточки обычно мигрируют стаями, состоящими, по-видимому, из птиц разных поколений. Иначе как молодые ласточки, появившиеся на свет в Европе, без помощи старших сородичей нашли бы дорогу в Африку к местам зимовок? Или они знают этот маршрут от рождения?

О важной роли врожденных механизмов миграций свидетельствуют многие наблюдения. Незадолго до отлета многие птицы начинают проявлять беспокойство. Примечательно, что это массовое волнение продолжается тем дольше, чем длиннее предстоящий путь. Если птицу, совершающую перелет в ночное время, запереть в круглой клетке, дно которой покрыто свежей краской, оставленные пленницей следы будут ориентированы именно в том направлении, в котором эта птица летит на зимовку, например в юго-западном.

Глядя в небо

Днем многие мигрирующие животные ориентируются по солнцу. Внутренние часы подсказывают им время, а положение солнца указывает, в каком направлении двигаться. Во время миграций животные успешно пользуются и ночными ориентирами, например звездами, которые меняют свое расположение на небе в связи с вращением Земли. Человек может определить, где он находится, зная время и пользуясь картой звездного неба. Опыты показали, что птицы, никогда не видевшие звезд, но выращенные в планетарии, где на куполе воспроизводилось их движение на небосводе, умели правильно ориентироваться по звездному небу на воле. Не меняющая своего положения на небе Полярная звезда всегда указывает на север, что облегчает навигацию и людей и птиц. По мнению ученых, глядя на дневное и ночное небо, сидящие в гнезде птенцы многих пернатых запоминают, как меняется на нем положение светил. Впоследствии это помогает им правильно ориентироваться при перелетах.

Обонятельные и зрительные ориентиры

Лососевые и некоторые другие рыбы находят свои нерестилища по уникальному «букету» растворенных в воде минеральных веществ. Они запоминают запахи по дороге из родных рек в море и пользуются ими в качестве ориентиров на обратном пути. Лососевые, видимо, умеют также использовать в качестве ориентиров звуки воды и ветра. Не исключено, что дорогу на родину они отыскивают не только по запахам и звукам, но и по топографическим особенностям тех мест, мимо которых проплывали в молодости. Муравьи и пчелы используют для ориентации поляризованный и ультрафиолетовый свет, не воспринимаемый человеческим глазом. Кроме того, ученые обнаружили, что некоторые муравьи способны запоминать расстояние, подсчитывая число шагов, необходимых для его преодоления.

Опыты на насекомых и амфибиях показали, что фоторецепторы глаз позволяют этим животным даже «видеть» магнитное поле Земли и ориентироваться по нему, улавливая его самые слабые изменения.

Источник

3.2.3. Свет как условие ориентации животных

Для животных солнечный свет не является таким необходимым фактором, как для зеленых растений, поскольку все гете-ротрофы в конечном счете существуют за счет энергии, накопленной растениями. Тем не менее и в жизни животных световая часть спектра солнечного излучения играет важную роль. Разные виды животных нуждаются в свете определенного спектрального состава, интенсивности и длительности освещения. Отклонения от нормы подавляют их жизнедеятельность и приводят к гибели. Различают виды светолюбивые (фотофилы) и тенелюбивые (фотофобы); эврифотные, выносящие широкий диапазон освещенности, и стенофотные, переносящие узкоограниченные условия освещенности.

Свет для животных необходимое условие видения, зрительной ориентации в пространстве. Рассеянные, отраженные от окружающих предметов лучи, воспринимаемые органами зрения животных, дают им значительную часть информации о внешнем мире. Развитие зрения у животных шло параллельно с развитием нервной системы.

Полнота зрительного восприятия окружающей среды зависит у животных в первую очередь от степени эволюционного развития. Примитивные глазки многих беспозвоночных – это просто светочувствительные клетки, окруженные пигментом, а у одноклеточных – светочувствительный участок цитоплазмы. Процесс восприятия света начинается с фотохимических изменений молекул зрительных пигментов, после чего возникает электрический импульс. Органы зрения из отдельных глазков не дают изображения предметов, а воспринимают только колебания освещенности, чередование света и тени, свидетельствующие об изменениях в окружающей среде. Образное видение возможно только при достаточно сложном устройстве глаза. Пауки, например, могут различать контуры движущихся предметов на расстоянии 1–2 см. Наиболее совершенные органы зрения – глаза позвоночных, головоногих моллюсков и насекомых. Они позволяют воспринимать форму и размеры предметов, их цвет, определять расстояние.

Способность к объемному видению зависит от угла расположения глаз и от степени перекрывания их полей зрения. Объемное зрение, например, характерно для человека, приматов, ряда птиц – сов, соколов, орлов, грифов. Животные, у которых глаза расположены по бокам головы, имеют монокулярное, плоскостное зрение.

Предельная чувствительность высокоразвитого глаза огромна. Привыкший к темноте человек может различить свет, интенсивность которого определяется энергией всего пяти квантов, что близко к физически возможному пределу.

Понятие видимого света в некоторой мере условно, так как отдельные виды животных сильно различаются по способности воспринимать разные лучи солнечного спектра. Для человека область видимых лучей – от фиолетовых до темно-красных.

Рис. 25. Разная степень редукции глаз у глубоководных рыб семейства Scopelidae (по Ф. Швердпфегеру, 1963):

1– Chlorophthalmus productus (с глубины 750 м);

2– Bathypterois dubius (800-1000 м);

3– Benthosaurus grallator (3000 м);

4– Dathymicrops regis (5000 м)

Некоторые животные, например гремучие змеи, видят инфракрасную часть спектра и ловят добычу в темноте, ориентируясь при помощи органов зрения. Для пчел видимая часть спектра сдвинута в более коротковолновую область. Они воспринимают как цветовые значительную часть ультрафиолетовых лучей, но не различают красных.

Кроме эволюционного уровня группы, развитие зрения и его особенности зависят от экологической обстановки и образа жизни конкретных видов (рис. 25, 26).

Рис. 26. Глаза жука-вертячки Gyrinus и четырехглазой рыбки Anableps, плавающих у поверхности воды:

а– верхняя часть глаза, приспособленная к зрению в воздухе;

б– нижняя часть глаза, приспособленная к зрению в воде;

в– место прикрепления усика у вертячки

У постоянных обитателей пещер, куда не проникает солнечный свет, глаза могут быть полностью или частично редуцированы, как, например, у слепых жуков жужелиц, протеев среди амфибий и др.

Способность к различению цвета в значительной мере зависит и от того, при каком спектральном составе излучения существует или активен вид. Большинство млекопитающих, ведущих происхождение от предков с сумеречной и ночной активностью, плохо различают цвета и видят все в черно-белом изображении (собачьи, кошачьи, хомяки и др.). Такое же зрение характерно для ночных птиц (совы, козодои). Дневные птицы имеют хорошо развитое цветовое зрение.

Жизнь при сумеречном освещении приводит часто к гипертрофии глаз. Огромные глаза, способные улавливать ничтожные доли света, свойственны ведущим ночной образ жизни лемурам, обезьянам лори, долгопятам, совам и др.

Рис. 27. Пролет североамериканских полярных крачек на зимовки (по И. Штейнбахеру, 1956)

Животные ориентируются с помощью зрения во время дальних перелетов и миграций. Птицы с поразительной точностью выбирают направление полета, преодолевая иногда тысячи километров от гнездовий до мест зимовок (рис. 27).

Доказано, что при таких дальних перелетах птицы хотя бы частично ориентируются по солнцу и звездам, т. е. астрономическим источникам света. При вынужденном отклонении от курса они способны к навигации, т. е. к изменению ориентации, чтобы попасть в нужную точку Земли. При неполной облачности ориентация сохраняется, если видна хотя бы часть неба. В сплошной туман птицы не летят или, если он застает их в пути, продолжают лететь вслепую и часто сбиваются с курса.

Способность птиц к навигации доказана многими опытами.

Птицы, сидящие в клетках, в состоянии предмиграционного беспокойства всегда ориентируются в сторону зимовок, если они могут наблюдать за положением солнца или звезд. Например, когда чечевиц перевезли с побережья Балтийского моря в Хабаровск, они изменили свою ориентацию в клетках с юго-восточной на юго-западную. Зимуют эти птицы в Индии. Таким образом, они способны правильно выбирать направление полета на зимовку из любой точки Земли. Днем птицы учитывают не только положение солнца, но и смещение его в связи с широтой местности и временем суток. Опыты в планетарии показали, что ориентация птиц в клетках меняется, если менять перед ними картину звездного неба в соответствии с направлением предполагаемого перелета.

Рис. 28. Ориентация полета пчел по положению солнца (по W. Jacobs, М. Renner, 1974):

A – ориентация полета за взятком;

Б – танец пчелы-разведчицы на вертикальных сотах:

1– положение оси «восьмерки» в случае, если направление к месту взятка совпадает с направлением на солнце;

2– отклонение оси «восьмерки» при передвижении солнца

Навигационная способность птиц врожденная. Она не приобретается за счет жизненного опыта, а создается естественным отбором как система инстинктов. Точные механизмы такой ориентации еще плохо изучены. Гипотеза ориентации птиц в перелетах по астрономическим источникам света в настоящее время подкреплена материалами опытов и наблюдений.

Способность к подобного рода ориентации свойственна и другим группам животных. Среди насекомых она особенно развита у пчел. Пчелы, нашедшие нектар, передают другим информацию о том, куда лететь за взятком, используя в качестве ориентира положение солнца. Пчела-разведчица, открывшая источник корма, возвращается в улей и начинает на сотах танец, совершая быстрые повороты. При этом она описывает фигуру в виде восьмерки, поперечная ось которой наклонена по отношению к вертикали. Угол наклона соответствует углу между направлениями на солнце и на источник корма (рис. 28). Когда медосбор очень обилен, разведчицы сильно возбуждены и могут танцевать долго, в течение многих часов, указывая сборщицам путь к нектару. За время их танца угол наклона восьмерки постепенно смещается в соответствии с движением солнца по небу, хотя пчелы в темном улье и не видят его. Если солнце скрывается за облаками, пчелы ориентируются на поляризованный свет свободного участка неба. Плоскость поляризации света зависит от положения солнца.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Как животные ориентируются по солнцу