какая птица всегда в полете
Ученые доказали, что птицы могут спать в полете
Фрегат с прибором на голове
Международная группа ученых под руководством исследователей из Института орнитологии Общества Макса Планка (Германия) нашла ответ на вопрос, десятилетиями не дававший покоя исследователям. А вопрос простой: могут ли птицы спать во время полета?
Могут — доказали ученые, проведя самое необычное исследование, чтобы проследить за распорядком дня птиц, часами находящихся в воздухе.
Давно известно, что некоторые виды стрижей, певчих птиц, бекасовых, а также морских птиц могут совершать беспосадочные перелеты длительностью в дни, недели и больше. Учитывая, к каким негативным последствиям приводит животных отсутствие сна, многие ученые полагали, что птицам как-то удается спать в полете. Однако недавно было показано, что некоторые птицы действительно способны бодрствовать неделями, сводя к минимуму время сна, и это еще больше добавило неясности в вопрос о возможности сна в воздухе.
Главная проблема в ответе на этот вопрос — отсутствие исследований мозга птиц во время полета, которые могли бы пролить свет на данную проблему. Как птица может спать в воздухе, не сталкиваясь с сородичами и не падая вниз? По одной из версий, птицы спят не полностью, а отдельными полушариями, сначала левым, потом правым. Есть работы, показывающие, что именно так спят кряквы, если на суше есть опасность. У этих птиц, если они находятся на краю стаи, всегда бодрствует одно полушарие мозга, а соответствующий ему глаз всегда направлен в сторону возможных угроз. Как бы то ни было, чтобы зафиксировать сон, ученым необходимо измерить электрическую активность мозга, а это требует размещения на голове птиц специальных устройств.
Чтобы решить задачу, ученым требовалось выявить моменты, когда птица бодрствует, а когда впадает в один из двух известных типов сна — медленный сон (Slow Wave Sleep, SWS) и быстрый сон (Rapid Eye Movement, REM). Для этого Нильс Раттенборг, автор работы, совместно с Алексеем Высоцким из Университета Цюриха разработали миниатюрный прибор,
снимающий энцефалограмму мозга птиц и фиксирующий движения головой во время полета.
Изучать решили больших фрегатов, гнездящихся на Галапагосских островах. Известно, что эти птицы проводят над океаном целые недели в поисках рыбы, которую гоняют хищники к поверхности. Птицы с помещенными им на голову приборами улетали иногда на 10 дней, за которые пролетали до 3 тыс. км. Все это время прибор записывал энцефалограммы обоих полушарий птиц, движения головы, маршрут следования и высоту полета при помощи приемника GPS. По возвращении с птиц снимали приборы и начинался процесс обработки полученных данных. «Как и многие другие животные на Галапагосах, фрегаты были довольно спокойны и продолжали спать, когда я приближался к ним во второй раз», — рассказал соавтор работы Брайсон Воирин.
Анализ данных показал, что птицы действительно спят в полете, но спят как предполагавшимся, так и необычным способом. Днем они бодрствуют, занимаясь поиском пищи. После захода солнца привычная энцефалограмма переключалась в режим медленного сна, и птица парила несколько минут. Ученые отметили, что в это время могут отключаться как одно, так и оба полушария мозга.
Это означает, что птицам вовсе не обязательно бодрствовать одним полушарием, чтобы сохранять контроль за аэродинамикой своего полета.
Однако другое открытие было сделано при сопоставлении движений головы с записями энцефалограммы полушарий. Когда птица парит кругами в восходящих потоках воздуха, бодрствует полушарие мозга, отвечающее за глаз, который смотрит в сторону поворота, пока другое спит, из чего следует вывод, что птица отслеживает, куда летит. «Фрегаты могут присматривать за птицами, чтобы избежать столкновения, подобно тому, как утки отслеживают хищников», — пояснил Раттенборг.
Кроме того, периоды медленного сна иногда прерываются короткими, буквально в несколько секунд, фазами быстрого сна, установили ученые. В отличие от млекопитающих, у которых быстрый сон длится долго и сопровождается полным расслаблением мышц, у птиц он включается лишь на несколько секунд. В отличие от зверей, птицы в этой фазе сна хоть и роняют на время голову, но могут продолжать стоять на одной ноге.
Аналогично и фрегаты в момент быстрого сна на время кивают головой, однако их полет остается неизменным.
Пожалуй, главным открытием для ученых стало общее время сна: выяснилось, что в течение суток птицы позволяют себе заснуть всего на 42 минуты. Зато, вернувшись в гнездо, они отсыпаются и могут проспать полдня. «Почему они так мало спят ночью, если охотятся мало, остается загадкой», — считает Раттенборг. В будущем ученые намерены объяснить, как птицы так долго обходятся без сна. «Почему мы и многие другие животные сильно страдаем от недосыпа, в то время как некоторые птицы отлично адаптируются, остается загадкой», — добавил он. Работа ученых опубликована в журнале Nature Communications.
10 месяцев непрерывного полета: какие птицы способны так долго быть в воздухе
Черные стрижи — это поистине уникальные птицы, ведь такой любовью к полету больше не обладает никто из пернатых. Конечно, для всех летающих птиц воздушная стихия является родным домом, и все они прекрасно ориентируются в пространстве, умело используя силу и направление воздушных потоков. Но только стрижи могут так долго находиться в воздухе, буквально упиваясь полетом, а их абсолютный рекорд составляет 10 месяцев пребывания в воздухе без единой посадки.
Черные стрижи широко распространены по всей Евразии, за исключением севера Сибири, влажных юго-восточных районов Азии и высокогорных ландшафтов, лишенных привычных для них мест обитания. Это мигрирующая птица, которая зимует в Африке к югу от экватора и часть года проводит в межконтинентальных перелетах. Этот вид стрижей часто в качестве летнего местообитания выбирает города, поселяясь на крышах высоток и радуя горожан своим стремительным полетом и свистом. Правда, неопытные орнитологи часто принимают черных стрижей за городских ласточек, сбитые с толку похожими очертаниями птиц во время полета. На самом же деле они даже не родственники и относятся не только к разным семействам, но и отрядам.
Стрижи отличаются стремительным полетом, а максимальная зафиксирована скорость, с которой эти птицы рассекают небесные дали, составляет 110-120 км/час. Это, конечно, не самый выдающийся рекорд среди пернатых (в этом виде состязаний черные стрижи пропускают вперед сапсана, беркута и многих других), но зато в продолжительности полета им нет равных. Как удалось выяснить ученым, эти птицы могут находиться в воздухе без контакта с твердой поверхностью до 10 месяцев, то есть практически круглый год, за исключением периода размножения, когда приходит необходимость откладывать яйца и выводить потомство.
Конечно, столь длительное пребывание в воздухе стало возможным благодаря некоторым особенностям. Оказывается, стрижи могут не только есть в воздухе, но и спать. После плотного ужина в вечерние часы, когда воздух изобилует насекомыми, птицы поднимаются на высоту 2-3 километров и уделяют время отдыху. Сон происходит прямо в процессе полета: стрижи спят в течение некоторого времени, планируя вниз, затем ненадолго просыпаются, делают несколько взмахов крыльями, набирая высоту, и снова засыпают.
Помимо очень долгого полета и сна в воздухе, у черных стрижей, впрочем, как у всех остальных представителей рода, имеется еще одна интересная особенность — они не способны ходить. Если сорока или воробей могут прогуливаться по земле в поисках пищи, то стрижи совершенно лишены возможности ходить из-за особенного строения пальцев на лапах. Если вдруг стриж по каким-то причинам оказался на земле, он не сможет сделать ни одного шагу. А для того, чтобы взлететь, черному стрижу приходится подпрыгивать, так как крылья слишком длинные по сравнению с короткими ногами и для взмаха им не хватает пространства. Вот такие интересные черные стрижи, которые могут летать без остановок 10 месяцев в году, но совершенно не умеют ходить.
Спят ли птицы на лету?
Но среди пернатых есть такие, которые совершают очень долгие перелёты и вообще чувствуют себя в воздухе лучше, чем на земле. Это, например, стрижи. Перелётные виды стрижей мигрируют на тысячи и тысячи километров. На земле их можно увидеть только тогда, когда они высиживают яйца. Стрижиные лапки так коротки, что ходить по земле они не могут.
Несколько лет назад исследователи из Швейцарского орнитологического института, желая узнать больше о поведении этих птиц во время перелётов, прикрепили к нескольким белобрюхим стрижам специальные датчики, которые записывали все перемещения пернатых и при этом были достаточно маленькими и лёгкими, чтобы никак их не стеснять. Оказалось, что во время зимовки стрижи вообще не садятся на землю. Более двухсот дней они безостановочно летают над Западной Африкой и вряд ли всё это время проводят без сна.
Другой пример длительного беспосадочного перелёта демонстрируют большие фрегаты. Вся их жизнь связана с морем и побережьем, однако плавать и нырять они не умеют. Рыбу фрегаты выхватывают с поверхности воды, следуя за водными хищниками, гоняющими косяки рыб, и за течениями, выносящими что-нибудь съедобное из морских глубин.
Летом нынешнего года в журнале «Science» была опубликована статья, авторы которой утверждали, что фрегаты способны провести в воздухе без посадки два месяца. Энергии они тратят мало: пользуясь восходящими потоками воздуха, птицы поднимаются на высоту до 4 км и оттуда медленно, в течение нескольких часов, снижаются. Скорее всего, им удаётся вздремнуть во время парения, но, чтобы убедиться в этом со всей определённостью, а не по косвенным свидетельствам, нужно регистрировать сигналы активности мозга у летящей птицы.
Подобный, казалось бы, невозможный эксперимент всё-таки удалось провести. Исследователи из Орнитологического института Общества Макса Планка и Цюрихского университета разработали устройство, регистрирующее электрические ритмы мозга фрегата, положение его головы, манеру полёта (планирует птица или машет крыльями), скорость и направление движения. Прибор сделали небольшим, чтобы можно было надеть его на голову птицы, не причиняя ей беспокойства. Для эксперимента отобрали пятнадцать взрослых самок с Галапагосских островов, которым как раз пришла пора выкармливать птенцов. В течение нескольких дней птицы кормились над океаном (расстояние, которое они в сумме покрыли за это время, составило около 3000 км), а потом возвращались на берег, где их снова ловили и снимали с головы устройство слежения с записанными данными.
Что же это за данные? Как мы помним, сон состоит из двух продолжительных фаз, отличающихся не только по электрической активности мозга, но и по общей физиологии: медленной, которая сама по себе распадается на несколько стадий, и быстрой, или REM-фазы (от английского выражения «rapid eye movements» — быстрые движения глаз). В быстрой фазе сна, в отличие от медленной, глаза начинают двигаться под веками, меняется дыхание и частота сердечных сокращений, а мозговые ритмы выглядят так, будто мозг бодрствует. В статье в «Nature Communications», опубликованной в августе нынешнего года, говорилось, что днём фрегаты не спали, а вот с наступлением ночи в их мозге появлялись ритмы медленного сна. «Сонные» ритмы у птиц возникали большей частью только в одном полушарии, но порой «засыпали» оба полушария одновременно.
Однополушарный сон, когда полушария спят по очереди, — не такая уж редкость. Так спят некоторые водные млекопитающие (тюлени, дельфины, ламантины) и некоторые птицы. Та часть мозга, которая бодрствует, помогает плыть, если это водный зверь, или просто следит за тем, что происходит вокруг. Например, в птичьей стае особи, которые находятся с краю, во время сна держат один глаз открытым, чтобы вовремя заметить приближающегося хищника (понятно, что именно бодрствующее полушарие связано с открытым глазом). Какое-то подобие однополушарного сна есть и у людей (см. «Наука и жизнь» № 8, 2016 г., статья «Сон на новом месте») — он включается, когда нам приходится спать на новом месте. Правда, в отличие от животных, полушария мозга человека не сменяют друг друга «на посту», то есть бодрствующее полушарие бодрствует до самого утра.
Над океаном фрегаты могут не бояться хищников, однако им нужно поддерживать правильное направление полёта. Поднимаясь по спирали на восходящих потоках воздуха, они держат открытым тот глаз, который смотрит в направлении поворота. Соответственно распределяются и обязанности полушарий: какому сейчас спать, а какому — нет. Довольно редко медленный сон сменяется у фрегатов быстрым, который длится всего несколько секунд.
Быстрый сон у млекопитающих и у птиц разный. У зверей он длится от нескольких минут до нескольких десятков минут и сопровождается полным расслаблением мышц. У пернатых быстрый сон намного короче, и при этом они каким-то образом сохраняют тонус в некоторых мышцах. Например, несмотря на быстрый сон, птицы могут продолжать стоять на одной ноге. Фрегаты во время быстрого сна хотя и роняли голову вниз, но не сбивались с курса. В сумме, однако, фрегаты спят на лету мало, всего 42 минуты в сутки, тогда как на земле они тратят на сон иногда по 20 часов. Периоды «земного сна» у фрегатов длятся дольше, а сам сон делается глубже, чем в воздухе, — вероятно, всё-таки сказывается хроническая нехватка сна во время полёта. Вполне возможно, что и другие птицы, проводящие в полёте по несколько дней, спят таким же образом — по чуть-чуть — и выключают полушария по отдельности.
10 месяцев полета: какая птица способна так долго лететь без остановки
Черные стрижи — это поистине уникальные птицы, ведь такой любовью к полету больше не обладает никто из пернатых. Конечно, для всех летающих птиц воздушная стихия является родным домом, и все они прекрасно ориентируются в пространстве, умело используя силу и направление воздушных потоков. Но только черные стрижи могут так долго находиться в воздухе, буквально упиваясь полетом, а их абсолютный рекорд составляет 10 месяцев пребывания в воздухе без остановки.
1. Среда обитания черных стрижей
Черные стрижи широко распространены по всей Евразии, за исключением севера Сибири, влажных юго-восточных районов Азии и высокогорных ландшафтов, лишенных привычных для них мест обитания. Это мигрирующая птица, которая зимует в Африке к югу от экватора и часть года проводит в межконтинентальных перелетах. Этот вид стрижей часто в качестве летнего местообитания выбирает города, поселяясь на крышах высоток и радуя горожан своим стремительным полетом и свистом. Правда, неопытные орнитологи часто принимают черных стрижей за городских ласточек, сбитые с толку похожими очертаниями птиц во время полета. На самом же деле они даже не родственники и относятся не только к разным семействам, но и отрядам.
2. 10 месяцев без земли
Стрижи отличаются стремительным полетом, а максимальная зафиксирована скорость, с которой эти птицы рассекают небесные дали, составляет 110-120 км/час. Это, конечно, не самый выдающийся рекорд среди пернатых (в этом виде состязаний черные стрижи пропускают вперед сапсана, беркута и многих других), но зато в продолжительности полета им нет равных.
Как удалось выяснить ученым, эти птицы могут находиться в воздухе без контакта с твердой поверхностью до 10 месяцев, то есть практически круглый год, за исключением периода размножения, когда приходит необходимость откладывать яйца и выводить потомство.
3. Сон в процессе полета
Конечно, столь длительное пребывание в воздухе стало возможным благодаря некоторым особенностям. Оказывается, стрижи могут не только есть в воздухе, но и спать. После плотного ужина в вечерние часы, когда воздух изобилует насекомыми, птицы поднимаются на высоту 2-3 километров и уделяют время отдыху. Сон происходит прямо в процессе полета: стрижи спят в течение некоторого времени, планируя вниз, затем ненадолго просыпаются, делают несколько взмахов крыльями, набирая высоту, и снова засыпают.
4. Черные стрижи не умеют ходить
Помимо очень долгого полета и сна в воздухе, у черных стрижей, впрочем, как у всех остальных представителей рода, имеется еще одна интересная особенность — они не способны ходить. Если сорока или воробей могут прогуливаться по земле в поисках пищи, то стрижи совершенно лишены возможности ходить из-за особенного строения пальцев на лапах.
Если вдруг стриж по каким-то причинам оказался на земле, он не сможет сделать ни одного шагу. А для того, чтобы взлететь, черному стрижу приходится подпрыгивать, так как крылья слишком длинные по сравнению с короткими ногами и для взмаха им не хватает пространства.
Вот такие интересные черные стрижи, которые могут летать без остановок 10 месяцев в году, но совершенно не умеют ходить.
Немного о стрижах. эти удивительные птицы
Я часто высовываю свою рожу на балкон, чтобы покурить. Стрижи, видимо, привыкли ко мне. Они совсем не боятся и даже придумали развлечение: разгоняясь, они устремляются в мою сторону и в полуметре от меня с визгом и писком резко уходят в сторону. А недавно один из них уцепился коготками в стену и повис, глядя на меня своим соколиным глазом. Повисев секунду, он сорвался и полетел прочь.
Иногда стрижи залетают в форточку. В комнате они совсем беспомощны и неуклюжи. Приходится их выручать, аккуратно доставать их из под батареи и выпускать на улицу. Стрижи изо всех сил впиваются коготками в руку, прокалывая кожу до крови.
Недавно я решил узнать о них побольше, но оказалось, что они очень плохо исследованы. Информации в сети крайне мало. Пришлось связаться со своим знакомым орнитологом, загадочным профессором Стриженом Левитановичем Воробьевым–Сикорским. Стрижен Левитанович специально сменил свое имя после того, как два года прожил в стае стрижей. Он знает о них все.
— Стрижен Левитанович, извините, что отрываю вас от изучения обнаруженных вами в Москве уточек–мандаринок. Не собираетесь, кстати, в этой связи поменять свое имя, например, на Селезнев?
— Эмм, пока что говорить об этом рано. Процесс интеграции в сообщество уточек долог. Еще неизвестно, примут ли они меня, понравлюсь ли я какой–нибудь уточке…
— Тогда расскажите что–нибудь о своей первой стае, о стрижах.
— Стрижи — удивительные существа! Знаете ли вы, что стриж никогда не садится? Он всегда в воздухе. Среднестатистически стриж проводит в безпосадочном полете до трех лет. В полете они едят, спариваются, рожают потомство. Снесенное яйцо моментально выпускает крылья и дозревает на лету. Когда скорлупа рассыпается, мы видим уже практически половозрелого стрижа.
— А где же они ночуют? Ведь по–ночам их не видно.
— Стрижи не ночуют. Они летят следом за солнцем. Весь день они могут резвиться возле вашего дома, а вечером улетают за горизонт, догонять заходящее солнце. Утром, следовательно, вы видите совсем другую стаю стрижей, которая летела за солнцем из других краев.
— Но стрижи ведь нуждаются в отдыхе, во сне?
— Безусловно! Стрижи — единственные птицы, которые спят на лету. Для этого они переворачиваются на спину и парят.
— А как умирают стрижи?
— Стрижи — гордый народ. Они умирают над океаном во время перелета. Их тела падают в воду. Поэтому вы нигде не увидите тушек мертвых стрижей.
— Можете привести какой–нибудь необычный факт из жизни стрижей?
— Стрижи — это дельфины воздушного океана! Известны случаи, когда стрижи спасали парашютистов. Если у парашютиста не раскрывается парашют, стрижи подхватывают его и выносят на поверхность атмосферы…
А еще стрижи иногда образуют очень необычные формации. Поделюсь с вами фотографией одной из таких формаций.