Почему перелетные птицы возвращаются весной обратно?

На этот вопрос можно корректно ответить по крайней мере с трех разных позиций. Эти ответы будут дополнять друг друга и потому в равной степени важны. Во-первых, каков механизм этого явления? Во-вторых, зачем птицы это делают — в чем значение (функция) этого поведения? И, наконец, как вообще произошло так, что птицы куда-то улетают, а потом возвращаются (то есть каково происхождение и эволюция этого явления)?

Ниже вкратце рассмотрим эти три аспекта.

Как?

Если содержать перелетных птиц в неволе, то в период обычных сезонных миграций они испытывают беспокойство. Такое состояние было названо миграционным. В это время, например, можно наблюдать нетипичную активность по ночам. А связано это с тем, что мелкие птицы летят в основном ночью. То есть они как бы пытаются реализовать свою тягу мигрировать даже в том случае, если им (в неволе) этого сделать не дают.

Более того, птицы стараются ориентироваться в ту сторону, куда они в норме должны лететь. Эта особенность широко используется при изучении ориентации птиц с помощью так называемых круглых клеток, или клеток Крамера, названных в честь немецкого орнитолога Густава Крамера (Gustav Kramer). В таких клетках (круглой формы) по периметру расположены жердочки, а одна жердочка находится в центре клетки. При прыжках птице удобнее прыгать с центральной жердочки на одну из периферийных. По тому, куда ориентирована (по сторонам света) наиболее часто посещаемая периферийная жердочка определяют, в какую сторону птица «хочет» мигрировать.

Итак, желание мигрировать на юг (осенью) или возвращаться домой (весной) проявляется у птиц даже тогда, когда им не дают это сделать. То есть миграционное состояние, по сути дела, явление инстинктивное. Запускается оно у наших птиц главным образом соотношением между темным и светлым временем суток (так называемым фотопериодом). Определенное значение этого параметра является своеобразным триггером миграций. 
Это показано, в том числе, экспериментально.

Как птицы находят дорогу

При выборе направления птицы могут использовать несколько источников информации.

Важное значение для мигрирующих птиц имеет солнечный диск, по которому они определяют направление. Солнце постоянно меняет свое положение на небе в течение дня, поэтому использовать его для ориентации можно, лишь учитывая временную компенсацию. Иными словами, у птиц должны быть свои «внутренние часы». И, действительно, птицы обладают такой способностью. Интересно, что птицы могут ориентироваться по солнечному свету, даже и не видя самого солнца (например, в пасмурную погоду). Для этого они используют поляризованный свет, которые возникает при рассеивании и отражении света и всегда присутствует в атмосфере.

Еще один важный источник информации — звездное небо. В этом случае птицы ориентируются на определенные звезды и их созвездия.

Ориентация по солнцу и звездам не является врожденной. Хотя предпосылками к формированию таких навыков птенец обладает, разумеется, с рождения. Но для того, чтобы навык развился полностью, птица должна научиться. Как именно она это делает, пока мало понятно. Но участие других птиц здесь не требуется. А это значит, что у птиц должна быть еще одна система навигация, полностью врожденная. Ориентируясь на нее, они могли бы калибровать («настраивать») и другие системы ориентации. Эта врожденная система, являющаяся и наиболее древней, — магниторецепция. Используя магнитное поле Земли, птицы могут выбирать направления «к полюсу» и «к экватору» (имеются в виду магнитный полюс и экватор). В то же время, ориентация по магнитному полю — более грубая, чем по солнцу и звездам. Например, таким образом невозможно отличить направление «на юг» от направления «на север». Видимо, именно поэтому птицы и научились использовать также небесные ориентиры (солнце, звезды), что позволяет им ориентироваться более точно.

Наконец, следует сказать и об «обычных», наземных ориентирах. Конечно же, птицы используют и их, однако роль этого до конца не ясна. Не вызывает сомнения, что птицы могут использовать наземные ориентиры, когда попадают в знакомую им местность. Кроме того, наземные ориентиры могут играть роль при выборе конкретного миграционного пути. Например, давно известно, что многие околоводные птицы (утки, гуси) при перелетах придерживаются морских побережий или русел крупных рек.

Зачем?

Теперь посмотрим, зачем птицам надо возвращаться домой. В чем смысл (функция) этого? Как это помогает им выживать? Ведь чтобы сформировался инстинкт, о котором шла речь в предыдущем подразделе, он должен иметь какую-то ценность — иначе он бы просто не возник.

В жизни птиц можно выделить несколько периодов. Они повторяются каждый год, поэтому обычно говорят о годовом цикле. В типичном случае годовой цикл выглядит так: гнездование, линька, осенняя миграция, зимовка, весенняя миграция, снова гнездование и далее «по списку». Все названные периоды важны, но особое значение имеет гнездовой. В это время птицы выводят потомство, от них требуется масса дополнительных затрат — как времени, так и энергии. Поэтому успешно размножаются лишь те особи, которые делают это в благоприятных для них местах, к которым они лучше всего приспособлены.

Почему же наши птицы обычно не гнездятся, например, в тропиках? Здесь две главных причины. Во-первых, они недостаточно хорошо приспособлены к тамошним условиям. То есть они могут жить там, добывать себе пищу, даже петь, но на большее их не хватает. Трудно найти подходящее место для гнезда, трудно выкормить птенцов и т. п. А во-вторых, в тропиках масса местных оседлых видов, которые «переигрывают» мигрантов в конкурентной борьбе — как в прямой (например, за гнездовые убежища), так и в косвенной (за пищу).

Но бывает и так, что наши северные птицы и где-то далеко на юге находят подходящие для себя условиях и остаются там гнездиться. В некоторых случаях это может даже со временем привести к появлению новых форм. Хороший пример — утка-кряква (Anas platyrchynchus, рис. 1), обычная в средней полосе России, и в том числе в черте Москвы. А кроме этого, она гнездится по всей Северной Америке и Евразии, от тундр до субтропиков. Так что этот вид очень пластичен. Поэтому, быть может, и не удивительно, что некоторые популяции, попав в ходе миграций на тропические острова, остались там жить и стали оседлыми.

Обыкновенная кряква (слева самка, справа самец).

Сейчас такие формы считают даже отдельными (но близкими) видами. Это гавайская кряква Anas (platyrhynchus) wyvilliana и лайсанский чирок Anas (platyrhynchus) laysanensis, оба вида — с Гавайских островов (рис. 2).

Рис. 2. Гавайская кряква (слева) и лайсанский чирок. Самцы и самки у этих видов не различаются и напоминают самку обыкновенной кряквы.

Бывают и еще более интересные исключения. Одно из них — черный шелковистый свиристель (Phainopepla nitens, рис. 3), обитающий в Северной Америке. Эта птица умудряется гнездиться дважды в году. Весной она выводит птенцов в штате Калифорния. А к осени мигрирует в штат Колорадо. Здесь она гнездится еще раз. Такое гнездование в двух разных местах — уникальный случай у птиц. Так что, как это вообще характерно для зоологии, имеются лишь общие тенденции или правила с множеством разных исключений.

Рис 3. Черный шелковистый свиристель (Phainopepla nitens). Слева самец, справа самка. 

Наконец, надо коротко рассказать, зачем птицы вообще улетают зимой в теплые края. Главнейшая причина — нехватка пищи. Поэтому в первую очередь улетают те виды птиц, которые питаются открыто живущими насекомыми. Зимой такую пищу, конечно же, не найти. Так что они мигрируют, можно сказать, вынужденно. Те же виды, которые могут найти себе корм и зимой, остаются в наших краях. Это, например, синицы, ловко выискивающие спящих насекомых в различных щелях и разнообразящие свой рацион семенами. Или большой пестрый дятел (Dendrocopos major), питающийся зимой семенами ели и сосны.

Почему?
Но почему птицы, которые гнездятся в северных широтах, а зимуют в тропических, делают именно так, а не иначе. Почему бы им, например, не гнездиться зимой в тропиках, а летом не отправляться отдыхать на север? Для ответа на это необходимо рассмотреть также эволюционный аспект. А именно — историю расселения видов.

Дело в том, что многие виды наших птиц имеют южное происхождение. Все они — выходцы из Африки или Южной Азии. В ходе своей эволюционной истории они постепенно расселялись из этих областей. Формировались новые популяции и виды, адаптирующиеся к новым, более северным, условиям. Столкнувшись в новых условиях с неблагоприятной обстановкой зимой, эти птицы вынуждены были мигрировать на юг. И путь этот пролегал в те районы, откуда эти виды изначально произошли. Своего рода историческая память. Поэтому существует известная аналогия, что путь миграции в общих чертах повторяет путь расселения вида. Конечно, не стоит точно связывать район зимовок и район, откуда началось расселение. Соответствие здесь есть, но оно примерное. Так, если вид зимует в тропической Азии, можно говорить о его азиатском происхождении, но вовсе не обязательно тропическом.

Районы зимовок могут оставаться консервативными, даже если это и не очень удобно. Такова, например, ситуация с овсянкой-дубровником (Emberiza aureola) — азиатским видом, недавно расселившимся в Европу, вплоть до Прибалтики. Конечно, европейским птицам короче было бы летать на зимовку в Африку, тем не менее они «по старинке» летают в юго-восточную Азию — как и птицы из Сибири и Дальнего Востока (рис. 4).

Рис. 4. Гнездовой (красный) и зимовочный (зеленый) ареалы овсянки-дубровника. Схема составлена по материалам сайта xeno-canto.org, фото А. С. Опаева

Дубровник лишь недавно стал гнездиться в Европе. Но большинство других видов, более давних выходцев из Азии, со временем поменяли места зимовок. Европейские популяции стали проводить зиму в Африке — что, очевидно, и ближе, и удобнее.

Таким образом, история вида также важна для понимания того, как он ведет себя сейчас. Но ни один из трех аспектов (механизм, функция, эволюция), взятый в отдельности, не может ответить на поставленный вопрос. И лишь в совокупности они рисуют цельную картину того, зачем и почему птицы возвращаются весной назад.

Алексей Опаев