Живой GPS: как собаки, голуби и другие животные находят нужный путь без всяких приборов

В истории известны тысячи случаев, когда домашние питомцы, оказавшись в незнакомой местности, спустя месяцы возвращались домой, преодолев сотни километров. Почтовые голуби и вовсе могут перелетать континенты и моря, безошибочно определяя направление.

В дикой природе ориентация в пространстве позволяет различным видам совершать сезонные миграции, возвращаясь в те места, где они родились. Как же животным удается находить нужный путь без компаса и GPS? Оказывается, у многих созданий есть природная способность определять местоположение – бионавигация. Она основана на сложных алгоритмах, в которых задействованы зрение, запах, магниторецепция и другие методы геолокации.

Голуби

Исторически голуби играли важную роль в передаче сообщений. Эти птицы обладают феноменальной врожденной способностью к геолокации, из-за чего их издревле использовали в качестве крылатых почтальонов. За тысячелетия их способности культивировали и усиливали путем искусственного отбора, когда люди оставляли для обучения и размножения только лучших из лучших.

Хотя все перелетные птицы в той или иной мере ориентируются на местности, но они следуют определенным миграционным маршрутам. В то время как почтовый голубь безошибочно находит дорогу домой из любой точки на дистанции до 1100 и более километров.

Ученые выяснили, что способность голубя с такой точностью ориентироваться в различных местах является результатом использования комплексной навигационной системы типа «карта и компас». В солнечный день они, как правило, ориентируются по солнцу, опираясь на зрение и запахи. Пасмурным днем и в сумраке на первый план выходит магниторецепция – способность «видеть» направления магнитных полей Земли и ощущать различные гравитационные аномалии.

Когда ученые определят, как именно работает этот механизм, это станет прорывом в науке. На данный момент исследователи предполагают, что специальные нейроны во внутреннем ухе помогают голубям следить за мельчайшими изменениями направления, силы и полярности магнитных полей вокруг них.

Бабочки

Данаиды, или бабочки-монархи, являются одними из самых удивительных и узнаваемых представителей чешуекрылых в мире. Ежегодно миллионы особей совершают беспрецедентную миграцию из Мексики в Канаду и обратно. Колония бабочек преодолевает от 4 до 5 тысяч километров, в зависимости от маршрута, умирая в пути, предварительно оставив потомство. К точке назначения прибывает 3-4-е поколение.

Но любопытно другое. Как существам, живущим всего пару месяцев, удается безошибочно продолжать путь, начатый их родителями? Согласно новому исследованию Вашингтонского университета, бабочки используют внутренний «компас», который объединяет две конкретные части информации — время дня и положение солнца на горизонте.

Чтобы настроить эту информацию, насекомые отслеживают положение светила, используя свои чрезвычайно сложные глаза и систему позиционирования внутри своих усиков. Данаиды отправляют эту информацию через определенные нейроны в свой мозг и определяют, в каком направлении находится юго-запад. Если они отклоняются от курса, они просто пересчитываются так же, как GPS-система нашего автомобиля. Когда солнечного света недостаточно, включается вспомогательная система ориентации, измеряющая наклонение магнитного поля Земли.

Лосось

Ежегодно мальки лосося, не имевшие предшествующего миграционного опыта, спускаются вниз по течению к определенным океаническим местам кормления в сотнях и тысячах километров от русла реки, где они родились. Несколько лет спустя они с очень высокой точностью возвращаются в ту же реку для размножения.

Ученые определили, что молодь лосося использует систему навигации, похожую на голубиную. При этом она более развита, так как рыба должна постоянно учитывать дрейф в толще воды и не получает стационарных визуальных сигналов, в отличие от птиц на суше.

Лососи используют комбинацию факторов окружающей среды, включая продолжительность дня, положение и угол солнца в небе, соленость воды и градиенты температуры, а также магнитное поле Земли. Они также могут полагаться на запахи родного ручья, которые запоминают на всю жизнь.

Кошки

У кошек чрезвычайно развито так называемое шестое чувство, так как они почти не отличаются от своих диких предков, в отличие от полностью одомашненных собак. Усатые прочно привязаны к дому, а чтобы пометить свою территорию, разбрызгивают мочу или натирают ароматическими железами различные предметы на территории обитания. 19 миллионов рецепторов запаха упрощают поиск пути обратно.

Кошки также обладают отличным зрением и слухом, используют свой мех, усы и лапы для сбора информации, которая помогает ориентироваться. Ученые определили, что эти животные могут следовать магнитному полю Земли.

Собаки

�Химическая лаборатория� в носу позволяет четвероногим питомцам познавать мир с помощью запахов. Они постоянно обнюхивают все, с чем соприкасаются, запоминая комбинации.

Собачьи носы содержат до 300 миллионов сенсорных нейронов по сравнению с 6 миллионами в человеческом носу. У них также есть вторая обонятельная способность, которой нет у людей — орган Якобсона, расположенный в нижней части их носового прохода, который позволяет чувствовать запах феромонов.

Неудивительно, что животные способны улавливать знакомые сочетания запахов и определять направление, откуда они исходят, на расстоянии более 15 км. Собаки также видят ночью намного лучше, чем люди. У них крупные зрачки, которые пропускают больше света, а их сетчатка имеет больше светочувствительных клеток. Но способностей к магниторецепции не выявлено.

Другие обитатели

Безусловно, возможности бионавигации не ограничены вышеперечисленными животными. Сенсорная модальность используется для пространственной ориентации целым рядом живых организмов. Например, магниторецепция присутствует у бактерий, членистоногих, моллюсков и представителей всех основных таксономических групп позвоночных. Считается, что люди не обладают магнитным чутьем, но в глазу есть белок криптохром, который может выполнять эту функцию.