Птицы играют важную роль в поддержке биоразнообразия в природе. Они разносят семена растений, поедают вредных насекомых, регулируют численность грызунов и земноводных и в конце концов сами служат пищей для многих живых существ. По данным Министерства природы РФ, птицы составляют самую большую группу среди позвоночных, занесенных в Красную книгу, — это 127 видов. Большинство из них, 122 вида, живут на специальных особо охраняемых природных территориях. Они имеют природоохранное, научное, культурное, эстетическое, рекреационное и оздоровительное значение и изъяты государством из хозяйственного пользования.
Но кто и как изучает поведение птиц?
Птичья наука и ее исследователи
Орнитология — с греческого ornis (птица) и logos (учение) — область зоологии, биологической науки о животных, объект исследования которой — птицы. В частности, наука исследует эмбриологию, морфологию, физиологию, экологию, систематику и географическое распространение пернатых (в том числе их ареал обитания). Термин ввел итальянский натуралист Улиссе Альдрованди в конце XVI в. Однако первые исследования птиц восходят к трудам древнегреческого мыслителя и философа Аристотеля. Он комбинировал наблюдения за природой, символизм, религиозные и философские размышления.
Орнитолог центра реабилитации диких животных Елена Шнайдер во время проведения учета птенцов сокола-балобана в Алтае-Саянском
Например, в трактате мыслителя «История животных» собрана информация о распространении, рационе, вокализации и зимовке птиц. Он самостоятельно наблюдал за пернатыми, а также черпал знания о птицах через общение с охотниками, рыбаками и крестьянами. Философ и исследователь описал около 150 видов птиц, разделив их на группы по простейшим морфологическим признакам, таким как когти, перепонки, пальцы, а также по типу рациона: насекомоядные, зерноядные, плотоядные. Особенно его интересовало развитие эмбриона в яйце.
Современные орнитологи продолжают собирать и систематизировать полученные знания о птицах. А чтобы обеспечить им безопасные для жизни и размножения условия, они определяют, какие особи особенно нуждаются в защите. Для этого орнитологи ведут учет птиц по голосам, местам гнездования, исследуют их непосредственно с помощью отлова и мечения. Последний метод называется «кольцеванием»: птиц отлавливают при помощи сетки или клетки и надевают на лапку алюминиевое кольцо с номером. Чаще всего птиц кольцуют на месте гнездования, на пути пролета, во время линьки или на зимовке. Такая метка позволяет наблюдать путь миграции, расселение, продолжительность перелетов, возраст, численность популяций, выживаемость, скорость размножения и поведенческие особенности отдельной особи.
Пернатых отлавливают при помощи сетки или клетки и надевают на лапку алюминиевое кольцо с номером. Это называется «кольцеванием»
Орнитологи в «Мосприроде» ведут ежемесячный учет птиц таким образом: отслеживают их состояние на незамерзающих участках водоемов, весной пересчитывают после прилета и ищут новые места гнездования. Орнитологи столицы подсчитали, что в Москве обитают более 240 видов птиц. Им на помощь приходят бердвотчеры — буквально «наблюдатели за птицами», орнитологи-любители. Они занимаются визуальным наблюдением и прослушиванием пения птиц, определяя по звуку различные виды. Собранная информация позволяет анализировать состояние городской экосистемы.
В мониторинге также задействуют современные технологии. Так, например, исследователи Института биологических проблем Севера ДВО РАН смогли отследить пути миграций 56 особей сапсана из шести популяций при помощи спутниковых передатчиков.
Эксперты в области изучения птиц, орнитологи, работают в заповедниках, научных лабораториях, ветеринарных клиниках, орнитологических станциях и даже аэропортах. Дело в том, что изучение птиц важно не только для сохранения их популяций, но и для безопасной авиаперевозки пассажиров. Анализируя и предсказывая поведение птиц, специалисты помогают избежать столкновений воздушных судов с пернатыми: во время взлета и посадки птица может попасть в турбину самолета и вывести ее из строя.
«Мы неоднократно писали об обеспечении орнитологической безопасности в аэропортах и приводили примеры того, как с «птичьими» рисками борются за рубежом. Это и распугивающие более мелких птиц орлы, и использование ружей, и специальные громкоговорители с пугающими птиц звуками, и ультразвуковые установки, не слышимые человеческим ухом, но распугивающие птиц. Да вы и сами видите «запятые», вращающиеся в центре воздухозаборников двигателей самолетов, — они тоже должны отпугивать птиц. Кроме этого, на самолетах при взлете и посадке — вне зависимости от времени суток — включаются фары», — рассказал в интервью «Российской газете» генеральный директор Международного консультативно-аналитического агентства «Безопасность полетов» Сергей Александрович Мельниченко.
Орнитологи помогают избежать столкновений воздушных судов с пернатыми
Конечно, у орнитологов есть и свой профессиональный праздник. День орнитолога в России ежегодно отмечается 19 февраля. Именно в этот день в 1983 г. было создано Всесоюзное орнитологическое общество при Академии наук СССР. Организация изучает и охраняет птиц, пополняет и распространяет орнитологическое знание. В 1992 г. общество было реорганизовано и стало носить название «Мензбировское орнитологическое общество» в честь выдающегося зоолога, основателя русской орнитологии академика Михаила Александровича Мензбира.
Большая часть научной карьеры М.А. Мензбира была посвящена изучению птиц и составлению полного перечня орнитофауны России. Его значительный вклад — двухтомное издание «Птицы России» 1895 г. Труд не только охватил различные аспекты орнитологии, но и послужил ценным научным, теоретическим и практическим руководством для исследователей различных областей. Монография заложила современные принципы и традиции систематики, зоогеографии и экологии птиц, получившие дальнейшее развитие в трудах зоологов Петра Петровича Сушкина, Сергея Ивановича Огнева, Сергея Александровича Бутурлина, Николая Алексеевича Бобринского, Григория Петровича Дементьева, их многочисленных соратников и учеников. На протяжении многих лет «Птицы России» задавали стандарты и существенно определяли развитие орнитологии в России.
Основатель русской орнитологии Михаил Александрович Мензбир
Продолжателем дела М.А. Мензбира стал его ученик — советский орнитолог Георгий Петрович Дементьев. В сотрудничестве с орнитологом и путешественником С.А. Бутурлиным в 1941 г. Г.П. Дементьев опубликовал сборник «Птицы СССР». Дементьев был не только зоологом широкого профиля, но и свободно говорил на шести языках. Это позволило ему читать лекции на французском языке в парижской Сорбонне и развивать профессиональные отношения со многими иностранными коллегами. Благодаря усилиям Г.П. Дементьева были установлены связи с такими международными экологическими организациями, как Международный союз охраны природы и природных ресурсов (МСОП).
Большой вклад в организацию и расширение орнитологических коллекций внесли первые директоры Зоологического музея РАН академики Федор Федорович Брандт и Александр Александрович Штраух. Они непосредственно участвовали в экспедициях по России и за рубежом. Коллекция пополнялась благодаря путешествиям Ильи Гавриловича Вознесенского по Дальнему Востоку и русским владениям в Северной Америке; Александра Федоровича Миддендорфа — по Восточной Сибири и Николая Алексеевича Северцова — по Средней Азии; Николая Михайловича Пржевальского, Петра Кузьмича Козлова, Григория Николаевича Потанина и Николая Алексеевича Зарудного — по Центральной и Средней Азии, Монголии, Китаю, Ирану. По информации музея, общее число экспонатов, относящихся к птицам в музее, — 4768 шт.
Существенный вклад в орнитологию также вносят наши современники. Предлагаем вам ознакомиться с архивными интервью «Научной России», в которых ученые рассказывают о прекрасных пернатых созданиях.
Интервью нашего корреспондента с орнитологом С.А. Симоновым из КарНЦ РАН
«Южные птицы стали переселяться на север». Интервью с орнитологом С.А. Симоновым из КарНЦ РАН
Перелетные и оседлые. Интервью об особенностях и способностях птиц с орнитологом Ириной Беме
Отчего весной поют птицы? Интервью с Ольгой Калашниковой
Птичьи суперспособности. Беседа с чл.-корром РАН Никитой Чернецовым
Инновации в орнитологии
Как и другие научные направления, «Научная Россия» освещала для своих читателей открытия в области орнитологии. Например, для изучения территорий гнездования певчих птиц карельские ученые использовали 3D-модели пространств, в которых обитают пернатые.
Ученые отлавливали и кольцевали птиц, чтобы установить их положение в пространстве. Затем отслеживали и отмечали их положение на карте с указанием занимаемой высоты. Для каждого из 37 самцов было отмечено по 80–100 точек. После этого орнитологи визуализировали и очертили территории птиц в виртуальной среде в виде облаков этих точек. Работа направлена на исследование поведения пеночек-весничек и их приспособления к среде обитания, что особенно важно в условиях, когда хозяйственная деятельность человека сокращает их места обитания.
Пеночка-весничка
«Рассматривать птиц с позиции двухмерных существ неправильно. Но до недавнего времени не существовало математических методов анализа пространства в объеме. Американские ученые предложили новую 3D-методику, которую использовали в тропиках для анализа объема территорий зимующих птиц. Мы же стали первыми, кто опробовал этот метод для анализа гнездования птиц в условиях Палеарктики. Методика позволяет строить виртуальные территории в пространстве и объеме, измерять их, изучать территориальное взаимодействие между самцами и особенности расположения гнезда», — рассказала руководитель исследования Мария Валерьевна Матанцева, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН.
Ученые Карельского научного центра РАН также нашли еще одно интересное применение 3D-технологиям в области изучения птиц — они разработали и применили методику трехмерного сканирования гнезд с использованием лазерного триангуляционного 3D-сканера.
Процесс 3D-сканирования гнезда в экспедиционных условиях
Птицы не строят идеально симметричных гнезд, что составляет большую сложность для их изучения. Однако при помощи сканирования орнитологи смогли получить виртуальную проекцию гнезда с точными характеристиками размеров и объемов конструкции. Теперь так можно детально определить и изучить форму гнезда, минимизируя стандартные ошибки в измерениях.
Методика также расширит понимание морфологии птичьих построек и базу методов изучения систематики и эволюции птиц.
«В ходе решения этой задачи мы впервые применили методику трехмерного сканирования гнезд с использованием лазерного триангуляционного сканера. 3D-сканирование дает возможность получить данные, которые невозможно определить никакими другими способами», — рассказал Сергей Александрович Симонов, старший научный сотрудник лаборатории зоологии Института биологии КарНЦ РАН.
Полет совы
Еще одно интересное исследование касается новых данных о природе поведения птиц: американские ученые выяснили, что искусственное освещение заманивает птиц в города и иногда приводит к их гибели. Изучив данные метеорологических радаров для составления карты мест остановки птиц в США, они обнаружили, что искусственное освещение становится решающим фактором того, где птицы будут приземляться. «Городские огни заманивают птиц в экологическую ловушку», — считает ведущий автор исследования Кайл Хортон, доцент кафедры биологии рыб, дикой природы и охраны природы Университета штата Колорадо (Colorado State University).
Понимание физиологии птиц расширили японские ученые, которые с помощью трехмерных моделей выявили связь между способностью к бесшумному полету и наличием маленьких ворсинок на полосах крыльев совы. Выяснилось, что они играют решающую роль в подавлении шума при движении воздуха, вызванном взмахами крыльев.
Команда ученых создала две 3D-модели, одну с полосами, другую без них, при этом они повторяли геометрические характеристики крыльев совы. Моделирование проводилось со скоростью полета настоящей совы.
«Эксперименты показали, что окаймленные участки снижают уровень шума крыла, особенно на больших углах, и сохраняют аэродинамические характеристики, сравнимые с крыльями совы без полос. Команда выявила два взаимодополняющих механизма, с помощью которых ворсинки влияют на воздушный поток. Во-первых, они уменьшают его колебания за счет разрушения вихрей на задней кромке. Во-вторых, снижается взаимодействие потоков между перьями на кончиках крыльев, тем самым подавляя срыв вихрей с кончиков крыльев. Синергетически эти механизмы усиливают эффект полос, улучшая как создание аэродинамической силы, так и снижение шума», — говорится в исследовании.
Понимание бесшумного полета сов открывает возможности создания малошумных гидравлических механизмов: беспилотников, ветряных турбин, пропеллеров и т.п.
Источники
РИА Новости. День орнитолога России
Российский государственный архив экономики. День орнитолога
Русское географическое общество. Кто был первым профессиональным орнитологом в России
Министерство природы РФ. 19 февраля — День орнитолога России
Мензбировское орнитологическое общество. Мензбир Михаил Александрович
Фото на странице: David Clode / Фотобанк Unspash
Фото на главной странице сайта: Gary Bendig / Фотобанк Unspash