Какие птицы спят в полёте? (Если есть такие!). Какая птица в течение года имеет три различных окраски? Что означает слово «археоптерикс»

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.

Иллюстрация: nature.com

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.

Иллюстрация: nature.com

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

Некоторые птицы, как известно, способны совершать невероятно продолжительные перелеты, которые до сих пор оставались загадкой для ученых. Некоторые исследователи выдвигали предположение о том, что перелетные птицы каким-то образом умеют спать во время полета. Новый эксперимент, проведенный международной группой ученых, доказал эту теорию, продемонстрировав, что птицы действительно могут вздремнуть, продолжая полет за счет парения на восходящих воздушных потоках.

Следящие устройства надели фрегатам. Don Mammoser | Shutterstock

Результаты исследования Нилса Раттенборга (Niels Rattenborg ) из Института Макса Планка и его коллег из ряда других институтов были опубликованы в журнале Nature Communications. Ученые представили доказательства того, что во время полета птицы могут спать, либо сохраняя одну половину мозга в состоянии активности, либо временно отключая оба полушария мозга. Примечательно, что перелетные птицы сохраняют свою навигационную способность даже во время так называемого «быстрого сна», при котором организм временно теряет мышечный тонус.

Хорошо известно, что такие птицы, как стрижи, кулики, способны преодолевать огромные расстояния во время миграций. Поэтому, предполагают ученые, у таких птиц должна быть развита способность на какое-то время отключать одну половину мозга, давая отдых другой и не рискуя при этом разбиться в полете. Аналогичным механизмом регуляции сна обладают дельфины. Он позволяет им держаться на плаву, не идя на дно, во время сна.

Тем не менее, до сего момента никаких конкретных научных доказательств этого предположения не существовало. Чтобы получить подтверждение своей теории, Раттенборг и его коллеги непосредственно зафиксировали активность мозга птиц по время полета. Их целью было установить, какой тип сна — медленноволновой или быстрый — присутствует у птиц во время длительных полетов.

Zixian | Shutterstock

Совместно с исследователями из Университета Цюриха и Швейцарского федерального технологического института команда Раттенборга разработала небольшое устройство, которое привязывали к голове птицы и которое записывало активность мозга, а также фиксировало движения головы птицы.

В качестве объектов исследования были выбраны фрегаты, которые гнездятся на островах Галапагос. Этим птицам часто приходится проводить по несколько недель в полете над океаном в поисках добычи. В результате в рамках исследования с маленьким устройством на головах фрегаты пролетели порядка 3000 километров без остановки на отдых.

После снятия регистраторов и анализа данных о полете исследователи сделали удивительные открытия. Оказалось, что птицы бодрствовали лишь в течение светового дня, но после захода солнца они переходили в режим парения (в отличие от режима активного поиска пищи), а прибор начинал фиксировать медленноволновой сон, который мог продолжаться до нескольких минут.

Любопытным и совершенно неожиданным для ученых оказалось то, что медленноволновой сон мог фиксироваться как в одном полушарии (как и предполагали исследователи изначально), так и в обоих полушариях одновременно. Исследователи пришли к выводу, что в целом птицы не нуждаются в постоянной активности одного из полушарий мозга для аэродинамического управления. Впрочем, подобный сон встречался в рамках данного исследования довольно часто, когда птицы, кружась, поднимались на воздушных потоках вверх. Это говорит о том, что птицы в буквальном смысле спали одним глазом, другим наблюдая за тем, чтобы не столкнуться с препятствиями.

Что касается фазы быстрого сна, то следует отметить, что она у птиц отличается от аналогичного вида сна у млекопитающих. В отличие от человека, у которого фазы быстрого сна продолжительны и вызывают полную потерю мышечного тонуса, у птиц эта фаза длится всего несколько секунд. Тем не менее, из-за потери мышечного тонуса голова птиц во время быстрого сна опускается, но на сам полет это никак не влияет.

Несмотря на эту удивительную способность спать во время полета, общая продолжительность сна фрегатов оказалась крайне мала. В среднем эти птицы спали всего 42 минуты в сутки. В противоположность этому, эти же птицы обычно спят по 12 часов в сутки, когда остаются на суше. Такой разительный контраст в поведении птиц остается загадкой для ученых.

Результаты исследования Нилса Раттенборга из Института Макса Планка и его коллег из ряда других институтов были опубликованы в журнале Nature Communications. Ученые представили доказательства того, что во время полета птицы могут спать, либо сохраняя одну половину мозга в состоянии активности, либо временно отключая оба полушария мозга. Примечательно, что перелетные птицы сохраняют свою навигационную способность даже во время так называемого «быстрого сна», при котором организм временно теряет мышечный тонус.

Хорошо известно, что такие птицы, как стрижи, кулики, способны преодолевать огромные расстояния во время миграций. Поэтому, предполагают ученые, у таких птиц должна быть развита способность на какое-то время отключать одну половину мозга, давая отдых другой и не рискуя при этом разбиться в полете. Аналогичным механизмом регуляции сна обладают дельфины. Он позволяет им держаться на плаву, не идя на дно, во время сна.

Тем не менее, до сего момента никаких конкретных научных доказательств этого предположения не существовало. Чтобы получить подтверждение своей теории, Раттенборг и его коллеги непосредственно зафиксировали активность мозга птиц по время полета. Их целью было установить, какой тип сна - медленноволновой или быстрый - присутствует у птиц во время длительных полетов.

Совместно с исследователями из Университета Цюриха и Швейцарского федерального технологического института команда Раттенборга разработала небольшое устройство, которое привязывали к голове птицы и которое записывало активность мозга, а также фиксировало движения головы птицы.

В качестве объектов исследования были выбраны фрегаты, которые гнездятся на островах Галапагос. Этим птицам часто приходится проводить по несколько недель в полете над океаном в поисках добычи. В результате в рамках исследования с маленьким устройством на головах фрегаты пролетели порядка 3000 километров без остановки на отдых.

После снятия регистраторов и анализа данных о полете исследователи сделали удивительные открытия. Оказалось, что птицы бодрствовали лишь в течение светового дня, но после захода солнца они переходили в режим парения (в отличие от режима активного поиска пищи), а прибор начинал фиксировать медленноволновой сон, который мог продолжаться до нескольких минут.

Любопытным и совершенно неожиданным для ученых оказалось то, что медленноволновой сон мог фиксироваться как в одном полушарии (как и предполагали исследователи изначально), так и в обоих полушариях одновременно. Исследователи пришли к выводу, что в целом птицы не нуждаются в постоянной активности одного из полушарий мозга для аэродинамического управления. Впрочем, подобный сон встречался в рамках данного исследования довольно часто, когда птицы, кружась, поднимались на воздушных потоках вверх. Это говорит о том, что птицы в буквальном смысле спали одним глазом, другим наблюдая за тем, чтобы не столкнуться с препятствиями.

Что касается фазы быстрого сна, то следует отметить, что она у птиц отличается от аналогичного вида сна у млекопитающих. В отличие от человека, у которого фазы быстрого сна продолжительны и вызывают полную потерю мышечного тонуса, у птиц эта фаза длится всего несколько секунд. Тем не менее, из-за потери мышечного тонуса голова птиц во время быстрого сна опускается, но на сам полет это никак не влияет.

Несмотря на эту удивительную способность спать во время полета, общая продолжительность сна фрегатов оказалась крайне мала. В среднем эти птицы спали всего 42 минуты в сутки. В противоположность этому, эти же птицы обычно спят по 12 часов в сутки, когда остаются на суше. Такой разительный контраст в поведении птиц остается загадкой для ученых.

Вопрос «Спят ли птицы на лету?» кажется нелепым: ведь птице нужно работать крыльями и одновременно смотреть, куда летишь. Какой тут сон! Это всё равно что спросить у спортсмена, может ли он заснуть на бегу. Само собой разумеется, чтобы поспать, птицам надо куда-нибудь сесть, и мы часто видим голубей, воробьёв, ворон, уток спящими на деревьях, проводах или просто на земле.

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 ) - 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.

1. Кто такой «лесной петух»?

(глухарь)

2. Какая птица может ходить под водой?

(Оляпка)

3. Какая птица может лазить по стволу головой вниз?

(Поползень)

4.Назовите птицу, которая умеет летать хвостом вперед.

(Колибри)

5. Самая крупная птица в Европе?

(Лебедь)

6. У кого из птиц самое большое гнездо?

(у Орла)

7. Какие птицы могут преследовать автомобиль?

(Страусы)

8. Назовите птицу, которая может спать во время полета.

(Аист)

9. У какой птицы язык покрыт шипами?

(у ПИНГВИНОВ, чтобы удерживать во рту скользкую рыбу)

10. Какую птицу называют вещей?

(Ворона)

11. Кто из птиц вместо гнезд роет норы?

(Зимородок, ласточка-береговуха, сизоворонка)

12.Какие птицы сами говорят, как их зовут?

(Галка - «га-ля», кукушка - «ку-ку»,

пищуха все время пищит)

13. Всех за день навещу, все что знала, сообщу. Кто я?

(Сорока)

14. У какой птицы самый длинный язык?

(у дятла - 15 см.)

15. Какая птица делает подстилку в гнезде из рыбьих костей?

(Зимородок)

16. Какая птица не садится ни на землю, ни на воду, ни на дерево?

(Стриж)

17. Какая птица в течение года имеет три различных окраски?

(Белая куропатка)

18. У каких птиц крылья покрыты не перьями, а чешуей?

(у пингвина)

19. Когда температура тела воробья ниже - зимой или летом?

(одинаково)

20. Какая ночная птица не вьет гнезда?

(Козодой)

21. У какой птицы самки зеленые, а самцы - желтые?

(у Иволги)

22. Птица, питающаяся падалью?

(Сип)

23.Птица, истребляющая грызунов?

(Сова)

24. Птица с абсолютно черным оперением?

(Ворон)

25. Птицы, размножающаяся зимой?

(Клест)

26. Водоплавающая птица, уничтожающая большое количество рыбы?

(Баклан)

27. Хищная птица, не вьющая гнезда?

(Сапсан)

28. Что означает слово «археоптерикс»?

(древнее крыло)

29. Как зовут птицу, которая питается змеями?

(Змееед)

30. У какой птицы плавучее гнездо?

32. У кого самый удивительный нос?

(у Клеста - крестик, у фламинго - бумерангом)

33. Дайте название птице: длинные ноги - ходули (ходуличник)

лысинка на голове (лысуха)

зеленая с головы до ног (зеленушка)

гузкой трясет (трясогузка)

бровки белые (белобровка)

ножки белые (белоножка).

34. Сколько всего видов птиц на Земле?

(8500 видов)

35. Самые быстрые птицы?

(Соколы - 300 км.ч.; Стриж - 170 км.ч.)

36.Птица - рыболов?

(Баклан, пеликан, чайка, крохаль, кайра, орлан, гагара,

цапля, зимородок).

37. Какие птицы не высиживают яиц?

(Кукушка)

38. Какие птицы высиживают яйцо, держа его на лапах?

(Пингвин)

39. Что означает «пеликан» в переводе с греческого?

41. Какая птичка кричит «спать пора, спать пора»?

(Перепел)

42. Какие птицы - единственные среди куриной родни - являются перелетными?

(Перепела)

43. У каких птиц точно такое же название, как и у грибов?

(Поганка)

44. Ползающие птицы?

(Поползень)

45.Какая птица поет хвостом?

(Бекас)

46. Назовите пять певчих птиц.

(Соловей, жаворонок, зяблик,