Текст книги "Сотворенная природа глазами биологов"

Птицы – воздушные работники планеты

Предопределенность «профессий» животных и их мест обитания можно наглядно проследить на примере птиц.

Птицы бывают крошечными, размером со шмеля, как колибри, а бывают и выше человеческого роста, как страусы. Некоторые птицы – неутомимые путешественники, способные совершить полет вокруг земного шара. А некоторые – вообще не могут летать. Хотя в большинстве своем пернатые – самые совершенные из летающих животных. И у них все – от особенностей строения организма и физиологических процессов до наследственной программы жизнедеятельности и специфического поведения – предназначено для полета.

Превосходные летные качества птиц обеспечивают:

• мощные грудные мышцы, составляющие у некоторых из них половину массы тела (в то время как у человека – всего лишь 1 %);

• высокое кровяное давление и чрезвычайно интенсивный обмен веществ – самый высокий уровень среди всех животных, благодаря чему грудные мышцы и получают энергию, необходимую для полета;

• сочетание в птичьем скелете полой и пористой конструкций, отчего он весьма легок. К примеру, у фрегата размах крыльев больше 2 м, а масса скелета менее 500 г;

• совершенное птичье оперение. Это лишь малая часть летного оснащения птицы, но оно свидетельствует о сложности систем для осуществления полета, в том числе бесшумного. Достаточно рассмотреть комплекс конструктивных особенностей, которым наделены крылья ночного охотника – совы. По переднему краю ее крыла тянется острый гребень – своеобразный глушитель. Его назначение – при взмахе крыльев тормозить, отклоняя в сторону, поток встречного воздуха. А задний край крыльев совы с мягкой бахромой уничтожает воздушные завихрения позади крыльев.

Да и все тело совы действует по принципу глушителя. Устранению возникающих в полете звуков способствует и мягкий пух, и распушенные бородочки. Поэтому, даже если сова пролетает так низко, что ее можно схватить рукой, приближение ночной птицы услышать практически невозможно.

Могло ли такое прекрасное устройство совы, снижающее уровень «шумов обтекания», появиться в результате постепенного накопления приспособительных признаков? Конечно, самостоятельно добиться этого ее организму не под силу.

Большая часть птиц выполняет на планете определенные функции – они опыляют растения, сдерживают чрезмерное размножение многочисленных насекомых, играют роль санитаров природы. Но для нас, людей, практическая польза пернатых не важнее их божественной красоты.

Не для того ли человеку дано чувство прекрасного, чтобы заставить его, подняв голову от земли, оглянуться вокруг или посмотреть вслед птицам ввысь и вспомнить об утерянном рае?

Многие птицы поражают нас не только красотой, но и сложностью поведения, превосходной памятью, способностью к обучению и к элементарной рассудочной деятельности, иногда превосходящей таковую у приматов. Птицы издавна привлекали к себе повышенное внимание ученых и изучены гораздо лучше других животных, однако особенности организма и образа жизни пернатых таят в себе еще немало загадок.

Обо всем этом пойдет речь в следующей книге серии. Здесь же постараемся хотя бы на некоторых примерах показать, как разумно и целесообразно устроена жизнь пернатых и какую огромную роль, предназначенную только для них, играют птицы в жизни планеты, а значит, и человека.

Каждой птице определено свое место обитания

Вся жизнедеятельность птиц в очередной раз подтверждает, что в сотворенной природе отсутствует хаос. Ведь даже у этих, казалось бы, вольных живых творений есть не только установленная свыше «профессия», но и свое место для жизни. И каждая птица, например, при устройстве гнезда или перелете в теплые края, в первую очередь поступает так, как этого требуют ее врожденные знания.

Точные координаты мест обитания. Вы никогда не увидите всех лесных птиц в одном лесу. Одни из них, например корольки, чижи, клесты, живут только в хвойных лесах. Другие селятся лишь в смешанном или лиственном лесу. В то же время некоторые птицы могут жить в окружении любых деревьев, но и они стараются занять там свое постоянное место, чтобы вырастить потомство.

Среди знакомых нам птиц имеются и такие, которые никогда не вьют гнезд в наших лесах. Так, свиристели и чечетки прилетают к нам только зимой. А весной родительский инстинкт зовет их на север, чтобы именно там, причем в определенном месте, свить свои гнезда. Но откуда эти места гнездований известны юным птицам, если они там никогда не бывали? Ведь молодежь не всегда летит туда стаей во главе с опытным вожаком.

Оказывается, каждая птица еще в зародыше получает от родителей не только генетическую программу поэтапного развития и функционирования организма, но и программу инстинктивного поведения, маршрут перелета и подробную «карту» места будущей зимовки или семейного поселения.

В определенное время года у птицы включаются все необходимые физиологические процессы организма и механизмы поведения для подготовки к перелету. Она начинает усиленно питаться для накопления жира, составляя тем самым свой энергетический запас, который идеально рассчитан на определенное расстояние до конечного пункта назначения. Накопив нужное количество жира, точно в назначенный час мигрирующие птицы отправляются в путь. Пользуясь «картой» перелета, они сразу устремляются к цели.

Таким образом, в одной-единственной зародышевой клетке этого создания вмещается великое множество знаний о его будущей жизни, включая даже точные координаты мест обитания.

Этажи обитания. Для пернатых определен еще более точный адрес, чем просто место обитания. Где бы птицы ни селились, в хвойном ли или лиственном лесу, они четко следуют изначально установленному «закону этажности». В их общем доме строго соблюдается определенный порядок. Поэтому каждый природный «этаж», «чердак» и даже «подвал» заселен птицами только конкретных видов.

Так, в подвальных этажах размещаются ласточка-береговушка, зимородок, сизоворонка и щурка золотистая – птицы, которые должны жить исключительно на обрывистых берегах. Они не умеют строить гнезд на деревьях, но зато получили врожденные знания, чтобы устраивать в речных обрывах очень удобные жилища-норы, часто с длинными коридорами. Если в подвале живут лишь отдельные виды птиц, то первый этаж леса заселен гораздо плотнее. Жильцы здесь самые разнообразные. Тут и соловей, который вьет и ловко прячет гнездо под густым кустом. И козодой, самка которого откладывает яйца прямо на землю. Там она и насиживает их, рассчитывая лишь на собственную маскировочную окраску. А рябчик, хотя тоже имеет хорошую маскировку, но все же делает гнездо в укрытых местах в виде глубокой ямки.

Гнездо зяблика можно увидеть в средних этажах и даже в верхних. Оно тщательно сплетено, скреплено паутинками и изнутри выстлано пухом. Для маскировки зяблик искусно облицовывает гнездо снаружи лишайниками или кусочками коры.

Коршун – житель только высоких верхних этажей: насколько позволяет высота крупного дерева. Там же живут королек и чиж.

А ястреба называют жителем чердачного этажа. Свое жилище он стремится устроить на вершине самого огромного дерева. И находит именно такое, у которого верхние сучья позволяют укрепить большое и тяжелое гнездо, сделанное из толстых веток.

Так что в мире птиц, как и во всем мире живого, существует установленный свыше порядок. Они удобно устроены на предназначенных для них местах обитания.

Радетели природного равновесия

Важность каждой роли, выполняемой птицей. Известно, что в большинстве своем птицы питаются насекомыми. Это около 90 % всех видов пернатых. И именно такой тип питания предопределяет их важную для природы жизненную задачу – подавлять вспышки численности вредителей растений, чтобы сохранять на Земле природное равновесие. Даже трудно представить себе, что пара маленьких кукушек способна очистить от гусениц, в том числе малосъедобных мохнатых, целый лес.

Велика на Земле роль и тех птиц, которые осуществляют контроль над массовым размножением грызунов. Профессия этих птиц, особенно крупных размеров, включает также выполнение санитарных функций. Ведь они снижают заболеваемость среди животных, так как их добычей в первую очередь становятся больные и слабые особи.

Естественными санитарами являются и те птицы, которые освобождают землю от погибших существ. К их числу принадлежат, например, грифы, активные участники круговорота веществ в природе.

Некоторые миниатюрные птицы, например колибри, могут наравне с летучими мышами служить опылителями тропических растений. Ведь они питаются цветочным нектаром.

Еще есть виды птиц, в обязанность которых входит распространение растительности. Потребляя плоды, они переносят в своем желудке семена и оставляют их далеко от родительских растений, позволяя избежать скученности поросли.

Итак, питание составляет у птиц одно из важных проявлений жизнедеятельности и реализации их предназначения. При этом важно, что пернатые многих видов изначально обеспечены своим рационом и способом добывания пищи, так что между ними в основном нет соперничества.

Именно с этим связано разнообразие внешнего облика и образа жизни этих пернатых. Профессиональной предопределенности птицы с абсолютной точностью соответствуют:

• устройство клюва, лап, крыльев и даже жесткого опорного хвоста и длинного языка с гарпунчиком, как у дятла;

• размеры и пропорции тела;

• преобладание тех или иных органов чувств;

• способы передвижения в пространстве;

• определенное поведение и т. д.

Реализация жизненной программы птиц специально подготовлена особенностями не только именно их организма и поведения, но зачастую и их партнеров, в частности растений.

Взаимовыгодный союз. Пернатые опылители растений взаимодействуют только с определенными цветками, которые, в свою очередь, изначально устроены таким образом, что вырабатывают гораздо больше нектара, чем цветки, опыляемые насекомыми. У этих растений даже «конструкция» цветков рассчитана на добычу нектара птицами.

На такое обоюдовыгодное содружество точно рассчитано и летное мастерство этих пернатых, например маленьких колибри. Оно позволяет птицам, подобно насекомым, подолгу зависать над растениями. При этом пичуги машут крыльями с той же частотой,

как насекомые опылители, – до 100 взмахов в секунду. Все очень удобно: подлетев к цветку, колибри замирает в воздухе и вводит внутрь цветка свой клюв, который бывает длиннее ее тела. А затем пернатый опылитель чуть высовывает свернутый в трубочку язык и, как насекомое хоботком, высасывает сладкий нектар. В сотворенной природе нет праздных мелочей!

Тщательно подготовлен и взаимовыгодный союз для широкого распространения некоторыми птицами растительных семян. У растений-родителей тоже все заранее предусмотрено.

Прежде всего, их плоды имеют яркую окраску. Поэтому птицы узнают ягоды издали и хорошо запоминают места с кормовым изобилием, чтобы прилетать к ним даже зимой. Например, ягоды рябины, калины являются излюбленным кормом зябликов, щеглов, коноплянок, жаворонков, воробьев, дроздов.

Кроме того, семена (дети растений) «одеты» в специальную оболочку, чтобы, проходя через кишечник птицы, они не переваривались. Более того, не прошедшие через желудок птицы семена, лишенные важной для них обработки, могут и не прорасти. Тут и еще одно преимущество – семена попадают на землю вместе с птичьим удобрением, получая дополнительные питательные вещества для ускоренного роста. В природе все сообразно поставленной цели.

Конечно же, мы сейчас говорили об основных, массовых задачах большинства птиц. При этом не хотелось бы подводить смысл жизни всего мира пернатых под сугубо утилитарное (от лат. utilitas – польза, выгода) служение природному сообществу планеты.

Каковы жизненные задачи, например, у пингвинов? Или какие «профессии» у других редких или малочисленных видов птиц, жизнедеятельность которых практически не сказывается на природном равновесии мест их обитания? Мы этого не знаем. Может быть, ответ кроется в том, что Земля – это планета, созданная Творцом для жизни в любых ее уголках. А может быть, и в особом влиянии сотворенной природы на чувства человека.

Так, об Антарктике один из исследователей писал, что она представляет собой мрачный суровый край, но оставляет у людей, посетивших ее, немало светлых воспоминаний. Среди них – непередаваемая красота снежного буревестника и гнездовья пингвинов, демонстрирующих истинную силу для выживания в краю, где человек имеет лишь временные стоянки.

На что способен их организм

Широкое распространение пернатых связано с разнообразием их жизненных задач и условий обитания, и соответственно организм разных птиц имеет свои особенности.

Представители одних видов птиц обладают типом организма, который можно условно назвать «универсальным», и занимают природный ареал с большим диапазоном факторов среды. Другие же виды привязаны к более узким диапазонам условий – в тропических странах, в пустыне и т. д.

Те птицы, которые обитают в местностях с сезонно изменяющимися факторами среды, бывают мигрирующими или оседлыми.

Холодная зима для оседлых птиц – это всегда испытание их организма на выносливость. Они могли бы отправиться на постоянное местожительство в теплые края. Однако не улетают, поскольку не имеют на то своей собственной воли. Организм и поведение зимующих птиц рассчитаны на то, чтобы переносить не только морозы, но и бескормицу.

Другие же, неоседлые птицы с наступлением неблагоприятных условий (низкие температуры, засуха, недостаток корма и т. п.) совершают дальние перелеты, называемые миграциями. Такое поведение закодировано в их наследственной программе. И для каждого вида птиц установлены и свое время отлета и строго определенные пути миграций.

Рассмотрим целесообразность устройства организма и поведения как оседлых, так и мигрирующих птиц.

Мигрирующие птицы. Мигрирующие птицы отлично подготовлены для сезонных перелетов.

• В генетическом «паспорте» перелетной птицы содержатся сведения о разных местах ее проживания. Одна такая запись указывает на летнее местообитание птицы для выведения потомства, а другая – на зимнее. И та и другая местность имеет все необходимое для жизни птицы в течение достаточно длительного срока.

Расстояние между летними и зимними территориями у разных видов пернатых может колебаться от нескольких десятков до многих тысяч километров. Но даже самое большое расстояние не мешает многим птицам на протяжении всей жизни знать о местоположении и обстановке этих участков, чтобы отправляться туда ежегодно в точно установленные сроки.

• Птицы обеспечены внутренними «часами» со специальным «сигналом», который пробуждает их от повседневного размеренного ритма жизни, налаженной в одной из местностей и зовущей собираться в полет. Таким толчком к началу миграции является заданная для этого вида птиц длина светового дня. Она служит своего рода импульсом для включения определенных физиологических процессов. Тогда организм приступает к накоплению жира, чтобы обеспечить себя энергией для длительного перелета.

• Дальние миграции пернатых организованы не хуже наших хорошо отлаженных авиалиний. Перелеты птиц также проходят по строго определенным маршрутам и в соответствии с установленным свыше «расписанием». Для этого они обладают способностью к навигации, «полетной картой» и «компасом». Эти навигационные атрибуты позволяют осуществлять перелет с большой точностью. Поэтому во время осенней или весенней миграции многие птицы ежегодно следуют через определенный географический пункт почти день в день и в строго определенное время.

То, что птицы обеспечены врожденной программой миграции, включающей знания, куда лететь и как ориентироваться, можно показать на поведении ржанок. Если ранее не мигрировавших молодых птиц отделить от родителей, то в определенное время они самостоятельно и уверенно отправятся на юг. Причем сразу же выберут самый надежный путь – над сушей и точно прибудут в место назначения.

Дальность перелетов. Итак, крылья многих мигрирующих птиц уносят их из районов, куда осенью пришли непогода и бескормица, в места с более благоприятным климатом и обильной пищей. А места эти – самые разные.

Известно, что аист, ласточка, стриж, обыкновенная горихвостка, мухоловка-пеструшка и многие другие пернатые летят из нашей страны в Африку. Ржанки, гнездящиеся у нас в Северо-восточной Сибири и на Аляске, проводят зиму на Гавайских островах, преодолевая расстояние более 3 тысяч километров. А некоторые кулики из Восточной Сибири добираются до Новой Зеландии, преодолев расстояние в 15 тысяч километров.

Те птицы, что зимуют в Западной Европе (утки, грачи, скворцы), летят на юго-запад. Например, грачи, которые гнездятся под Москвой, зимуют во Франции. А некоторые утки и кулики – в Северной Америке. Таким образом, перелетные птицы, гнездящиеся в нашей стране, осенью разлетаются по всем материкам, даже в Австралию.

Среди мигрирующих птиц самые дальние путешествия способна совершать близкая родственница чаек полярная крачка. Она летит к берегам Северного Ледовитого океана, чтобы там гнездиться. А зимует эта удивительная птица среди льдов морей, омывающих другой полюс Земли – Антарктиду. Трудно даже представить, что она делает перелеты туда и обратно дважды в год!

Накопление питательных веществ. Известно, что пища нужна птицам для построения и возобновления клеток и тканей, для обеспечения постоянства их химического состава и метаболических процессов, а также для получения энергии на процессы жизнедеятельности. И наиболее расходуемая ее часть – на полет.

Поэтому птичьему организму дана способность накапливать избыток питательных веществ. Последующее их окисление и служит непосредственным источником энергии. По способности накапливать жир птицы примерно вдвое превосходят любых других животных. В миграционный период эти запасы у некоторых из них могут достигать 30–50 % от общей массы тела.

А поскольку каждому организму животного для выполнения поставленных задач нужны органы только определенной «конструкции», то пернатые обеспечены своеобразным желудком и крупной печенью. Это позволяет им перерабатывать большие количества пищи, чтобы и обеспечивать свои жизненные потребности, и накапливать значительные энергетические резервы.

Сколько «горючего» нужно для перелета? Протяженность миграционного пути птиц, как уже говорилось, весьма различна. Но в любом случае на каждые 100 километров полета, например, наши мелкие птицы, тратят от 3 до 8 килокалорий. А дальним путешественникам, отличающимся экономичным расходом энергии, для перелета через то же Средиземное море и Сахару (3600 километров) требуется 108 килокалорий. То есть птичке массой 15–30 граммов нужно брать «на борт» около 100 килокалорий горючего в виде жира и углеводов (примерно 11 граммов).

Преимущество здесь имеет жир, обладающий очень удобными для птичьего организма качествами. Он высококалориен, к тому же при сжигании жира высвобождается вода, так что, расходуя жир, птица не нуждается в питье. Этим птицы напоминают верблюдов, которые в пустыне благодаря своим жировым отложениям в горбах частично пополняют запасы воды.

А как происходит накопление жира перед полетом? Биоэнергетические исследования показали, что обычно масса птицы и расходуемое количество энергии постоянны. Но в период подготовки к дальней миграции пернатые начинают поедать больше пищи и откладывать в своем теле запасы жира. Этот процесс за 10–15 дней до начала миграции включается внутренним предупреждающим сигналом. С этого момента отложение жира у птиц происходит со скоростью 0,1–0,5 г в сутки.

Чтобы жир, который служит постоянным и основным источником энергии, не был балластом, птица никогда не запасает его в избыточном количестве. В ее организме существует программа, рассчитывающая объем горючего с учетом предстоящих проблем. И тогда максимальный уровень жировых резервов перелетной птицы соответствует величине необходимых затрат на перелет, а также на бросок через преграды на пути.

Но если все-таки птица по каким-то причинам не сумела накопить нужного количества жира и резервы энергии истощились во время пути, то она временно прекращает полет и начинает усиленную подкормку. Отощавшая птица при достатке корма способна накапливать до 2–5 граммов жира в сутки, чтобы как можно скорее продолжить путь.

Способность переносить холод в родных краях. Ну, а как и за счет осуществления каких процессов переносят зиму, порой очень суровую, птицы, не улетающие в теплые края?

Нередко приходится наблюдать, как на замерзшем озере вокруг полыньи бодро толпятся утки, часто проводя на холодном льду большую часть дня. Прыгая на снегу, не мерзнут и воробьи.

Оказывается, у птиц в ногах расположена целая система артерий, через которые из тела вниз спускается кровь с температурой, близкой к 40 °C. Эти артерии переплетаются с венами, в которых поднимающаяся обратно кровь имеет температуру всего лишь 30 °C. Теплая кровь, проходя по своим сосудам, разогревает поднимающуюся от ног холодную венозную кровь. И тогда та поступает в тело уже потеплевшей.

Благодаря такому совершенному «теплообменнику», который получили в свое распоряжение зимующие птицы, в морозы они никогда не мерзнут.

Подготовка к суровой северной зиме. В умеренных и северных широтах Земли распространены такие выносливые к холодам птицы, как тетерева, глухари, рябчики и белые куропатки. У них своя подготовка к суровым северным зимам.

• Перед тем как земля укроется снегом, плотное оперение этих птиц пополняется дополнительными пуховидными перьями. Даже их ноздри защищены непроницаемой для снега перьевой «щеткой».

• Густое оперение лап и пальцев помогает птицам часами сидеть на снегу. Оно служит им теплой подстилкой. Кроме того, такое оперение образует своеобразные «лыжи», которые не позволяют птице проваливаться в рыхлый снег.

• Эти птицы с помощью лап и клюва устраивают в снегу убежища-камеры, в которых, например тетеревиные, проводят почти круглые сутки, выбираясь из «теплой постели» лишь на короткую кормежку. Камеры по размерам всегда немного превышают объем самой птицы, что позволяет ей «утеплиться», распушив оперение. В таком убежище устанавливается постоянная температура, практически не зависящая от силы мороза. А если снег при оттепели начинает подтаивать, птица умело проделывает в потолке вентиляционное отверстие.

И все эти совсем не простые действия обеспечены врожденной программой поведения птиц.

Способность птенцов впадать в спячку. Особыми возможностями организма и поведения отличаются зимующие в родных краях стрижи. При резком понижении температуры эти птицы ведут себя не так, как свойственно другим пернатым. Они быстро покидают зону похолодания и, улетая на многие километры от дома, безбоязненно оставляют гнезда с яйцами или птенцами. Неужели они бросают свое дорогое потомство на верную гибель?

Оказывается, наследственные знания «подсказывают» родителям, что при похолодании и бескормице им нужно спасти собственную жизнь. А их птенцы надежно защищены уникальным механизмом – в это время они как бы замирают. Малыши лежат в гнезде совсем неподвижно, плотно прижавшись, друг к другу, при этом в их организме резко снижаются обмен веществ и частота дыхания.

С улучшением погоды, после от 3– до 12-дневной отлучки стрижи-родители возвращаются к своим гнездам. Они сразу же начинают почти насильно кормить птенцов, и через некоторое время те обязательно окрепнут. Таков рациональный способ защиты жизни в этом пернатом семействе.

Подобной способностью к выживанию вида обладают и некоторые другие пернатые. Впадать в спячку способна взрослая птица, принадлежащая к семейству козодоев. При этом нормальная температура ее тела снижается с 40 до 17 °C, дыхание становится незаметным и не прослушивается биение сердца. В сонное оцепенение по ночам и в холодную погоду могут впадать и маленькие колибри.

Пингвины – полярные птицы. Пингвины способны выдерживать лютые морозы, которые на их родине в Антарктиде порой достигают -60 °C, и ураганные ветры. Кроме того, большую часть жизни пингвины проводят в ледяной воде. Они могут глубоко нырять, великолепно «летать» в воде и стремительно из нее выпрыгивать на высокий берег.

Пингвины не погибают от холода на суше и в воде благодаря высокой холодоустойчивости и полной «экипировке» для водного образа жизни.

• Тело пингвинов обеспечено тремя водонепроницаемыми и теплоизолирующими слоями:

1) покрытыми жиром и налегающими друг на друга (подобно рыбьей чешуе) мелкими перьями;

2) довольно толстым слоем подкожного жира и 3) теплым слоем воздуха, нагретым от тела птицы. Ведь пингвины принадлежат к теплокровным животным – например, у Императорского пингвина температура тела составляет +37,7 °C.

• В самую непогоду и жестокие морозы пингвинов спасает от гибели их почти полная дремотная неподвижность и товарищеское поведение – пингвины тесно прижимаются друг к другу, и тогда собрат согревает собрата.

• Да и сама пурга становится для них защитой. Так, пингвинов Адели при высиживании яиц или при линьке оперения часто заносит снегом. При этом птицы знают, что необходимо все время расчищать клювом отверстие наружу, и поэтому они не задыхаются под снежным покрывалом.

• Для того чтобы питаться на «планктонных пастбищах» поверхностных течений, они могут в ледяной воде покрывать большие расстояния, преследуя рыб, ракообразных и головоногих моллюсков. Их нёбо и язык целесообразно обустроены наподобие рыболовной снасти с крючками. Они усажены ороговевшими шипиками, которые направлены острием назад, чтобы удерживать скользкую добычу.

Так что теплокровные пингвины обеспечены абсолютно всем для того, чтобы жить на снегу, постоянно пребывать в ледяной воде, выводить и растить птенцов в условиях, казалось бы, не переносимых живыми организмами.