Как летят птицы: Особенности птичьего полёта | Интересные факты про птиц

 

Известный американский ученый, крупный знаток птичьих перелетов Д. Гриффин заметил как-то, что способности перелета птиц ограничены лишь пределами пространства на планете.

Конечно, выражение очень образное, и Гриффин хотел этим подчеркнуть огромные возможности птиц. Но он, конечно, знал, что возможности не только не безграничны, но и достаточно ограничены. Птица отнюдь не может лететь, куда хочет и когда хочет, — это мы уже знаем, не может улетать произвольно, «назначая» себе сроки, ее полет имеет определенную дальность, и скорость, и высоту. Наконец, у нее хоть и колоссальные, но все-таки имеющие пределы энергетические ресурсы.

В этой главке мы постараемся разобраться в вопросе, как летят птицы. Но именно разобраться, а не ответить на него — слишком много еще таинственного и неразгаданного в птичьих перелетах.

Начнем с того, что птицы улетают и прилетают на родину не одновременно.

Сейчас, благодаря многолетним наблюдениям, уже относительно точно установлены средние и крайние сроки прилета и отлета птиц, известно, что они летят волнами, или «эшелонами». Например, в средней полосе нашей страны таких волн семь.

Первая волна — грачи. Пожалуй, никто, кроме грачей, не рискует прилетать в такую рань. Это середина марта. Вторая волна приходится на конец марта — самое начало апреля. В это время прилетают скворцы (средний срок — 30 марта), жаворонки и зяблики (средний срок прилета соответственно 1–5 апреля).

Третья волна — от 10 до 20 апреля, когда прилетают зарянки, дрозды, хищные, водоплавающие и многие другие птицы.

Четвертая волна (примерно до 25 апреля). В это время прилетает большинство мелких птиц. В самых последних числах апреля — первых числах мая идет пятая волна: кукушки, вертишейки, ласточки. В начале мая — шестая волна: стрижи, соловьи, серые мухоловки. И, наконец, последняя, седьмая волна. Она приходится на конец мая, когда прилетают самые поздние птицы, такие, как иволга, сорокопуты-жуланы, чечевицы. Конечно, сроки, как мы уже говорили, могут быть сдвинуты — иногда птицы прилетают раньше обычного, иногда позже. Но никогда один эшелон не обгоняет другой — задерживается первый, соответственно отстает и второй, третий и остальные.

Существует еще одна любопытная закономерность, это заметил еще в 1855 году К. Ф. Кесслер: почти всегда рано прилетающие птицы улетают поздно осенью, а прилетающие поздно весной, улетают рано, одними из первых. Например, стрижи прилетают с четвертым птичьим эшелоном, а улетают одними из первых — в августе. Кстати, явление это долгое время было необъяснимо: стрижи ловят насекомых в воздухе, как и ласточки. Но ласточки прилетают раньше и улетают позже. Оказывается, все дело в зрении или, точнее, в устройстве глаз: ласточки могут видеть насекомых, летающих вокруг, и гоняться за ними. Стрижи же за насекомыми не гоняются — они их почти не видят. Летают открыв рот и как сачком захватывают попадающихся на пути. Тут большой процент случайности. И если насекомых много — процент этот достаточно велик, чтобы насытить и взрослых птиц, и находящихся в гнезде птенцов. А когда насекомых мало, то и процент уменьшается.

Пример стрижа достаточно убедительный. И количество пищи определяет сроки прилета и отлета птиц. Немецкий ученый А. Альтум еще в середине XIX века так определил эти фенологические связи: «Ни одна птица не возвращается раньше, чем появляется ее пища. Кукушка появляется не раньше, чем перезимовавшие гусеницы шелкопрядов достигнут половины своей величины и взберутся на деревья. Иволга возвращается не раньше, чем начнут летать майские жуки. Славки прилетают, лишь когда подрастут маленькие голые гусеницы различных листоверток и пядениц. Ласточки показываются не раньше, чем раздается жужжание, по крайней мере, некоторых мух, а мухоловки — лишь тогда, когда летающие насекомые появятся в больших количествах».

Связь сроков прилета с особенностями питания не вызывает сомнения. Но связаны сроки и с местами зимовок: птицы, зимующие не очень далеко, прилетают, как правило, раньше, а зимующие в отдаленных краях — значительно позже, хотя для них уже достаточно пищи имеется. Сроки отлетов и прилетов зависят еще и от географической области, в которой птицы живут.

 

 

Но если отлет связан с определенными изменениями во внешних условиях, с определенными сигналами, то прилет в определенное время оставался в значительной степени загадкой: ведь там, где птицы зимуют, они никак не чувствуют изменений, происходящих у них на родине. Конечно, годичный цикл изменения физиологического состояния тоже очень важен и, вероятно, определяет время начала отлета. Дальше было много неясного, пока не поняли люди: тут играет роль не только время отлета, но и сам перелет. А он зависит от многих дополнительных условий, в частности от метеорологических. Трудно, правда, сделать общий вывод для всех перелетных птиц — каждый вид по-разному реагирует на погодные условия. Тем не менее известно, например, что у птиц совсем иное представление о «нелетной» погоде, чем у нас. В нелетную, с нашей точки зрения, погоду птицы прекрасно летают, мало того — именно в тихую дождливую погоду они летят особенно энергично. Летят они, конечно, и в ясные теплые ночи.

Зато резкое понижение температуры, даже если погода ясная, «летная», — существенное препятствие для птиц: иногда они подолгу остаются на земле, ожидая потепления.

Большое значение имеет и ветер. Хотя бы потому, что он может либо сильно затруднить полет, либо, наоборот, облегчить его. Так, многие птицы уже прекращают полет при встречном ветре, скорость которого 5 метров в секунду. Однако другие виды могут лететь при встречном ветре, скорость которого достигает 20 метров в секунду.

При густом тумане птицы плохо ориентируются, часто теряют направление или вообще прекращают полет.

Погода — лишь один пример того, что птицы не так уж независимы в пространстве. Зависят они и друг от друга.

Мы уже говорили, что перед отлетом птицы собираются в стаи. (В одиночку летят лишь немногие птицы — например, удод, кукушка, зимородок, камышевки, зарянки, хищные, да и то не все.)

Стаи могут быть и большими и маленькими, причем у одного и того же вида величина их сильно колеблется. Например, утки могут лететь стаей в десяток птиц и в несколько сотен, у пеликанов стая может быть от 20–30 до 100–200, у зябликов стаи могут состоять из нескольких сотен птиц, а у скворцов — десятков тысяч.

Но какова бы ни была величина стаи, она имеет определенный строй, характерный для определенных видов. Так, например, журавли и гуси летят клином или углом, утки — либо косым рядом, либо углом, пеликаны и чибисы — широкой растянувшейся цепочкой. А бакланы могут лететь и цепочкой, и клином, и косым рядом, меняя строй в полете.

Другие птицы летят не строем, а замкнутыми стаями. Тут тоже есть свои отличия: одни стаи, например стаи скворцов, очень плотные, создают впечатление единой массы, особенно когда птицы маневрируют в воздухе, причем делают это очень четко, другие более рыхлые, третьи — еще более разреженные, наконец, некоторые хищные птицы летят как будто бы раздельно, на достаточно большом расстоянии друг от друга, но в то же время так, чтобы видеть друг друга.

Нередко стаи сохраняются и на зимовках. Видимо, это имеет какое-то биологическое значение. Но то, что стайность важна для многих птиц прежде всего во время самих перелетов, не вызывает сомнений. Например, клиновый строй гусей, журавлей, кроншнепов облегчает полет более слабым птицам: сильные особи летят в голове клина и берут на себя аэродинамические нагрузки. В целом такой строй сохраняет птицам до 20–23 процентов энергии. Некоторые ученые считают, что для птиц имеет значение даже сам вид стаи — он как бы служит дополнительным сигналом к полету.

Многие люди наблюдают перелеты птиц. Однако всех птиц во время перелетов удается наблюдать только специалистам-орнитологам, да и то это стало возможным лишь в последнее время, когда появились у них на вооружении локаторы, когда им стала помогать авиация. Ведь разные виды птиц летят в разное время суток — например, ласточки, стрижи, жаворонки, дрозды, фламинго, аисты, журавли, хищные птицы летят днем. Скворцов, куликов, чибисов тоже можно увидать днем, но чаще они, как и большинство птиц вообще, летят ночью. Связано это, конечно, с питанием и отдыхом во время пути. Если птицы утром или во время дневных остановок достаточно отдохнут и найдут достаточно еды, остальное светлое время суток они летят. Но большинство птиц тратит много времени на поиски корма и отдых во время перелетов. Поэтому все светлое время суток они проводят на земле, а к вечеру отправляются в полет. В этом есть свои преимущества — во всяком случае, они пролетают ночью больше, чем птицы, летящие днем. К тому же ночью во многих отношениях безопаснее.

Но увидать всех пролетающих птиц трудно или почти невозможно не только потому, что многие летят ночью и мы узнаем об их пролете лишь по голосам. А еще и потому, что летят они довольно высоко. Правда, не так высоко, как считалось раньше (предполагали, что обычная высота полета птиц во время миграции — 2000 метров, а у некоторых чуть ли не все 5 тысяч). Как удалось теперь установить с помощью наблюдений с самолетов, планеров, аэростатов и благодаря локаторам, отдельные виды действительно летят очень высоко, даже побивают рекорды, о которых человек и не подозревал. Так, утки и ржанки, оказывается, могут лететь на высоте 2000–2500 метров, грачи на высоте 3300 метров. А ведь на такой высоте содержание кислорода в воздухе очень небольшое. Но грачи, очевидно, легко переносят малую концентрацию кислорода. Еще удивительнее, что некоторые птицы, в том числе и мелкие (коньки, горихвостки), были обнаружены на высоте 6000 метров. Но настоящий рекорд поставили гуси — они поднялись до 8850 метров. Правда, летели на такой высоте не все время, а лишь пролетая Гималаи (хотя некоторые ученые считают, что они часто летят очень высоко). На такой высоте кислорода втрое-вчетверо меньше обычного. Это явление, то есть способность птиц хорошо чувствовать себя в такой обстановке, еще не изучено и не объяснено. Однако летят на такой высоте лишь очень немногие птицы (по данным Д. Гриффина — 1 процент на высоте более 3 тысяч метров и 10 процентов на высоте 1,5 тысячи метров). Обычная же высота, на которой летят птицы, — 450–750 метров. Конечно, и это не так уж мало, особенно для мелких птиц (правда, многие мелкие летят еще ниже), и рассмотреть птиц, особенно ночью, очень трудно или вообще невозможно. Отчасти именно поэтому трудно установить скорость полета птиц во время миграции. Да и что, собственно, следует подразумевать под скоростью? Быстрота полета или скорость перелета в целом, то есть за какой срок птица пролетит то или иное расстояние? И то и другое, конечно, очень интересно, но и то и другое установить очень трудно.

«Крейсерскую скорость» птицы установить трудно потому, что она часто зависит не от усилий самой птицы, а от того, где она летит — насколько плотен воздух, какой силы и какого направления ветер. Раньше считалось, что птицы летят только при небольшом встречном ветре — попутный якобы «ершит» перья, и это мешает полету. Сейчас известно, что птицы предпочитают лететь как раз при попутном ветре: он помогает в полете. Например, если птица летит со скоростью 15 метров в секунду, а встречный ветер имеет скорость 10 метров в секунду, то птица, естественно, будет продвигаться вперед со скоростью 5 метров в секунду. При попутном ветре такой же силы она будет лететь со скоростью 25 метров в секунду. Известны случаи, когда птицы, делающие обычно не более 70 километров в час, благодаря попутному ветру пролетали за час 150 километров. Поэтому для установления истинной скорости полета птицы необходимо знать силу и направление ветра именно в тот момент и именно на той высоте, на которой летит птица. На высоте нескольких метров и нескольких сот метров сила ветра очень разная. И все-таки современными методами исследования уже удалось установить среднюю скорость полета некоторых птиц. Утка-кряква делает 96 километров в час, с такой же примерно скоростью летят и стрижи, мелкие певчие птицы летят обычно со скоростью 30–60 километров в час, а вороны приблизительно 50–60. Скворцы делают 65–80 километров в час, соколы тоже примерно столько же, гуси от 70 до 100 километров в час, а ласточки 100–120.

Сейчас уже никто не удивляется тому, что, допустим, сокол, способный во время охоты развивать скорость до 200 километров в час, летит значительно медленнее: ясно, что спринтерская дистанция значительно отличается от стайерской. Несколько удивляет другое: стриж, способный лететь со скоростью 100–120 километров в час и имеющий, казалось бы, возможность за десять часов полета долететь до Одессы, если и проделывает этот путь, то не за несколько часов, а за несколько дней. И не только стриж. Любая птица, даже менее быстролетная, могла бы в гораздо более короткие сроки оказаться на местах зимовок. Например, скворцы, улетающие из Подмосковья зимовать в Австрию или Францию, при средней скорости их полета (70 километров в час) могли бы добраться до мест назначения за 30–40 часов. А летят они 50 дней! Так что же, во время перелетов их средняя скорость снижается? Нет, скорость не снижается, просто лететь с такой скоростью они могут не очень долго (за редкими исключениями, о которых мы будем говорить).

Мало того, пролетев один день или одну ночь, они затем несколько суток отдыхают, кормятся, набирают силы и пополняют энергетические запасы. К тому же на пути могут встретиться временные преграды в виде сильных дождей, сильного ветра или резкого понижения температуры воздуха. А это дополнительная задержка.

Известный ученый-фенолог профессор Д. И. Кайгородов с помощью большой сети своих корреспондентов-наблюдателей установил среднюю скорость продвижения некоторых птиц на родину и связал это с поступательным движением весны. По данным Кайгородова, грач, например, продвигается в среднем по 35 километров в сутки и заселяет свою область гнездования в европейской части СССР в течение 35 дней, аист движется со скоростью 60 километров в сутки, и область гнездования заселяется им в течение 17–20 дней, кукушки движутся со скоростью 80 километров, и срок их заселения европейской части СССР весной — 25–30 дней. Иными словами, в сутки птицы продвигаются на такое количество километров, какое они могли бы пролететь в один час. Можно сказать и иначе: многие птицы могли бы заселить всю свою гнездовую область за один день. Однако надо учесть, что они больше отдыхают и кормятся, чем летят. Это же относится и к уткам, продвигающимся в среднем со скоростью 50–60 километров в час, и к мелким воробьиным птицам, которые летят примерно с такой же скоростью (хотя зяблик летит медленнее — его средняя скорость во время перелетов — 17,5 километра в час). Со скоростью 10–20 километров в час передвигаются чайки (те самые, о которых часто говорят, что они «быстрокрылые»; в принципе это верно, но не на перелетах), Не удивительно поэтому, что они от подмосковного озера Киёво, например, до мест зимовки — берегов Черного и Средиземного морей добираются 40 дней. Ястреб тоже вполне справедливо считается отличным летуном. Однако во время перелетов его средняя скорость — чуть больше 12 километров в час.

Немецкий орнитолог И. Штейнбахер приводит такие данные: аист за два дня пролетел 610 километров, славка-черноголовка за 10 дней — 2200, лысуха за 7 дней — 1300 километров. Казалось бы, достаточно приличная скорость пролета — по 200–300 километров в день. Однако относится это лишь к птицам, летящим на сравнительно небольшие расстояния. Чем длиннее путь птицы, тем медленнее она летит. Была прослежена скорость полета горихвосток, зимующих в разных районах земного шара. Одна, зимовавшая ближе к своей гнездовой области, чем другие, пролетала ежедневно около 170 километров, другая — около 60, а летевшая дальше всех — лишь 42 километра в день.

Правда, все эти сроки и расчеты верны для осенних перелетов. Весной они происходят быстрее, причем у некоторых (аист, сорокопут-жулан) чуть ли не вдвое. И чем ближе к родным местам, тем быстрее летят птицы. Но сокращают они срок перелета не за счет увеличения скорости, а за счет времени отдыха и кормежки.

Однако неторопливость перелета — это правило, имеющее много исключений. Неторопливость могут себе позволить птицы, летящие над сушей, по определенным «экологическим желобам», где встречаются подходящие для отдыха и пополнения запасов места. А как быть тем, которым приходится лететь над морем? И пролететь не десяток, не сотню, а тысячи километров? Например, мелким соколам и золотистым щуркам, зимующим на побережье Южной Африки? Ведь их путь над морем — 3 тысячи километров! И ни отдохнуть, ни покормиться негде! Один из видов ржанок, гнездящихся на Чукотке и Аляске, зимует на Гавайских островах. Чтоб долететь до мест зимовки, этим птицам надо тоже пролететь над морем 3 тысячи километров. И они пролетают это расстояние без остановки, затрачивая на перелет 22 часа. Другой вид ржанок летит из Шотландии в Южную Америку. Расстояние — 3600 километров, и тоже без отдыха.

Американская древесная славка, гнездящаяся на Аляске, а зимующая в Южной Америке, во время своего пути садится на землю лишь один раз. Остальное время она в пути. 100 часов беспосадочного полета!

Гнездящийся в Японии бекас вообще поражает ученых — он без отдыха пролетает 5 тысяч километров! И это два раза в год!

Впрочем, немало птиц ежегодно пролетает путь, равный чуть ли не половине экватора. Например, перепела, улетающие из Воронежской области зимовать в Африку, ежегодно пролетают 10 тысяч километров; стрижи, горихвостки, ласточки, мухоловки-пеструшки, зимующие в тропической Африке, пролетают два раза в год по 15 тысяч километров. А вот полярные крачки — этот пример уже стал хрестоматийным, но никогда не перестает поражать воображение! — ежегодно летят от одного полюса Земли к другому и обратно. Причем не по прямой. Сначала они из Канады и Гренландии летят в Европу, затем вдоль побережья Франции и Португалии направляются в Африку. Тут одни круто сворачивают на запад и еще раз пересекают Атлантический океан. Достигнув Бразилии, они устремляются к Фолклендским (Мальвинским) островам и Огненной Земле.

Другие летят в Антарктику прямо через всю Африку. Путь крачек — около 20 тысяч километров. Туда и обратно — кругосветное путешествие по экватору!

Так что же помогает птицам преодолевать такие расстояния да и вообще совершать перелеты? Мы хоть и говорили, что птицы летят не торопясь, подолгу отдыхая, это все-таки не легкая прогулка. Туманы и холода нередко служат причиной гибели огромного количества птиц — они сбиваются с пути и попадают в неблагоприятные условия, у них кончаются энергетические запасы, и птицы гибнут от истощения, их губят бури и штормы. И тем не менее перелетные птицы дважды в год отправляются в путь.

До сих пор мы говорили о побудительных причинах, заставляющих птиц отправляться в путешествие. А сейчас немного о том, что именно помогает им совершать эти путешествия.

Ответ напрашивается сам собой — конечно же, крылья. Да, крылья. Без них не полетишь. Но ведь крылья есть и у оседлых птиц, которые не отправляются в путешествия. Тогда может быть такой ответ: одни птицы — хорошие летуны, а другие плохие. Но что значит — хороший и плохой летун? Перепела, кажется, не очень-то хорошие летуны. Тем не менее они отправляются в далекие путешествия и даже перелетают большие водные пространства без остановки. А синицы — птицы не перелетные. Тем не менее летать они способны достаточно хорошо. Например, было подсчитано, что ополовник — небольшая птичка из семейства толстоклювых синиц — за несколько дней строительства гнезда «налетала» более 1 000 километров, лазоревка, выкармливая птенцов, ежедневно пролетает не менее 100 километров. Так что дело не в умении летать и не в крыльях. Хотя крылья птиц — явление уникальное. Не случайно великий Леонардо да Винчи тридцать лет изучал полет птиц, и его заветной мечтой было создать летательный аппарат — птицелет.

И сейчас, когда созданы сверхзвуковые самолеты и межконтинентальные ракеты, когда человек уже стал покорять космос, он продолжает думать о крыльях птиц, об удивительной способности этих наших соседей по планете.

Иногда птиц сравнивают с самолетами, замечая при этом, что крылья у них одновременно и несущие плоскости и тянущий вперед мотор. Действительно, одна часть крыла — это пропеллер (концы маховых перьев как бы вращаются), а другая (расположенная ближе к туловищу) — несущая плоскость. Других птиц иногда сравнивают с вертолетами — у этих птиц работа крыльев действительно похожа на работу винта вертолета. Но птицы при всем том еще и махолеты. Именно о таких аппаратах мечтает человек и пока не может их создать. Ведь махолет может поднять груз в 10 раз больше, чем самолет, и в 30 раз больше, чем вертолет. Он может быстро лететь, как самолет, и не нуждается в разбеге, как вертолет. А это ведь тоже очень существенно: из-за необходимости строить большие аэродромы авиация играет в жизни людей меньшую роль, чем могла бы играть. И человек смотрит на птиц с надеждой: рано или поздно они откроют ему свою тайну, и тогда человек создаст удивительный летательный аппарат.

Однако построить махолет можно, лишь изучив закономерности птичьего полета и переложив его на инженерный язык. Слепое копирование птичьего полета ничего не даст. Было уже много попыток простого подражания, и все они кончались неудачами.

Но крылья крыльями, они, как мы уже говорили, есть почти у всех птиц, почти все или, во всяком случае, очень многие активно пользуются ими, но в дальние странствия отправляется лишь пятая часть всего крылатого населения Земли. Потому что, кроме крыльев, нужно еще и топливо для «мотора».

Мы уже говорили, что птицы, особенно мелкие, тратят очень много энергии. Часто говорят, что энергетический обмен птиц находится на пределе возможностей живого организма. Это в обычном состоянии, то есть когда птица кормится, чистится, прыгает по веткам, перелетает с дерева на дерево, спит. Американский орнитолог Кенди по этому поводу заметил, что если бы человеку пришлось тратить столько энергии (или он имел бы возможность ее тратить), то он мог бы в течение суток каждую секунду поднимать груз весом в 400 килограммов на высоту одного метра. Такова затрата энергии птиц в обычном состоянии, затраты же на перелеты в два — четыре раза больше. Энергия птицы — это жировые запасы, сгорающие во время пути, это тот «бензин», который необходим мотору.

Долгое время думали, что жир не нужен птице — он ей мешает. Сейчас известно, что жир не только не мешает — он необходим. Даже рассчитано, сколько топлива надо иметь, чтобы пролететь определенное расстояние. Конечно, золотистой ржанке, летящей с Алеутских островов на Гавайи и за 35 часов беспосадочного полета делающей 252 тысячи взмахов крыльями (огромное мышечное напряжение!), нужно одно количество топлива, другим птицам, хоть и совершающим длительные и длинные перелеты, нужно меньше: они пополняют запасы по пути. Но, в общем-то, горючее — одно из основных условий — не случайно часто половина веса готовящейся к путешествию птицы — это жир. (Правда, бывает и гораздо меньше — 10–20 процентов, но всегда столько, сколько ей нужно.) «Птицы никогда не запасают жир в чрезмерном количестве, — пишет В. Р. Дольник. — Обычно максимальный уровень жировых резервов перелетной птицы соответствует величине необходимых затрат на бросок через преграду на пути миграции». Однако западногерманские ученые считают, что есть у них и резервный, «неприкосновенный запас». На час полета, во время которого они преодолевают пятьдесят километров, считают эти ученые, нужно 0,25 грамма жира — «топлива». Птицы имеют гораздо больше, а летят часто меньше пятидесяти километров в день, к тому же постоянно пополняют жировые запасы в пути. Впрочем, вопрос этот спорный до сих пор. С одной стороны, лишние запасы — лишняя нагрузка, мешающая лететь, с другой стороны, могут быть и непредвиденные обстоятельства, когда потребуется больше энергии, чем запасено или «рассчитано». Со временем, конечно, этот вопрос, как и многие другие, будет решен. Будет, наконец, решен и такой вопрос: как, каким образом прилетают птицы.