Полярная крачка: сто граммов на семьдесят тысяч километров

Сто граммов

Полярная крачка весит меньше яблока: от девяноста до ста двадцати граммов, размах крыльев — 65–75 сантиметров. Возьмите в руку небольшое яблоко, и вы будете держать вес птицы, которая дважды в год пересекает планету от полюса до полюса.

Догадывались об этом давно. Кольцевание и наблюдения с судов позволяли предполагать, что путь крачки — самое длинное сезонное перемещение среди животных. Первый обстоятельный свод таких сведений составил Финн Саломонсен в 1967 году. Но догадка и измерение — разные вещи, и разделяло их сорок лет.

Как это измерили

Мешала простая причина: приборы были тяжелее птицы, которую надо проследить. Все ранние работы по слежению за морскими птицами велись на альбатросах, крупных буревестниках и качурках весом свыше четырёхсот граммов. Крачка для такой техники была недосягаема.

К 2007 году геолокатор уменьшился до 1,4 грамма. Вместе с кольцом, лентой и стяжкой на птице оказывалось 2 грамма — около 1,9% массы тела.

Летом 2007 года группа Карстена Эгеванга поставила 50 геолокаторов на острове Санд в Молодёжном заливе на северо-востоке Гренландии и ещё 20 на острове Флатей в Брейдафьордюре в Исландии.

Через год вернулись за приборами. И здесь стоит назвать настоящую цену такой работы: в Гренландии удалось снять 10 геолокаторов из 50, в Исландии — один из двадцати. Итого одиннадцать приборов из семидесяти.

Не потому, что птицы погибли: помеченных особей видели вдвое больше, чем удалось отловить. Все пойманные были в хорошей форме, и достоверной разницы между ними и непомеченными птицами не нашлось. Просто поймать морскую птицу на гнезде во второй раз — отдельная задача.

Одиннадцать приборов. На них и держится всё, что рассказано дальше.

Семьдесят тысяч километров

Средняя дистанция за год — от ухода с гнездовья в августе до возвращения в конце мая — составила 70 900 километров, с разбросом от 59 500 до 81 600.

Это оказалось почти вдвое больше, чем цифра, которую до тех пор приводили в справочниках.

Авторы делают из этого ещё один вывод, и он производит впечатление сильнее любой отдельной цифры. Полярная крачка живёт более тридцати лет. Значит, за жизнь птица проходит свыше 2,4 миллиона километров — примерно три полёта до Луны и обратно.

Тридцатилетняя крачка на побережье Кольского полуострова — существо, налетавшее до Луны трижды.

Остановка, которой не знали

Самая неожиданная часть результата — не расстояние, а точка на карте.

Уйдя с гнездовья, птицы двигались не прямо на юг. Они шли на юго-запад, в глубоководную область к востоку от Ньюфаундлендской котловины, на западный склон Срединно-Атлантического хребта — между 41° и 53° северной широты и 27° и 41° западной долготы. Там они задерживались в среднем на 24,6 суток.

Об этой стоянке не знал никто.

Место объясняется само собой, стоит посмотреть на океанографию: там проходит стык холодной, очень продуктивной северной воды и тёплой, бедной южной. Такие границы водных масс — области высокой концентрации хлорофилла, а значит, планктона и рыбы.

Крачка задержалась там на три с лишним недели, чтобы наесться перед броском в Южное полушарие. Пользовались этой стоянкой птицы обеих прослеженных популяций — и гренландские, и исландские.

Путь не прямой

Дальше начинается главное для физики этой истории.

Птицы одной и той же колонии выбирали один из двух путей на юг: вдоль африканского побережья либо вдоль южноамериканского. То есть единого «маршрута вида» не существует — внутри одной колонии решения расходятся.

А вот назад все возвращались похоже: гигантской буквой S, пересекая Атлантику с востока на запад в области внутритропической зоны конвергенции — там, где сходятся пассаты обоих полушарий.

Никакой мистики в этой петле нет. Крачка использует господствующие ветры, и оттого её ground speed — скорость относительно земли — выше собственной воздушной скорости. Идти по прямой означало бы часть пути пробиваться против ветра. Крюк в тысячи километров по ветру обходится дешевле, чем прямая против него.

Это стоит проговорить отдельно, потому что мысль общая и выходит далеко за пределы орнитологии: кратчайший путь и самый дешёвый путь — разные пути. Задача крачки не в том, чтобы пройти меньше километров, а в том, чтобы потратить меньше энергии. Тот же принцип работает в судоходстве, в авиационной навигации и в любой задаче на оптимизацию, где стоимость перемещения неоднородна.

Туда девяносто три дня, обратно сорок

Асимметрия в числах говорит сама за себя.

На юг — 93 дня (от 69 до 103). На север — 40 дней (от 36 до 46).

Обратный путь от Антарктиды до южной Гренландии — в среднем 24 270 километров за сорок суток, то есть по 520 километров в день, у отдельных птиц до 670.

Почему туда вдвое дольше? Потому что задачи разные. Осенью спешить некуда: крачка идёт с остановками, переходя от одного богатого кормом участка к другому, и путь становится чередой перелётов и кормёжек. Весной поджимает срок гнездования, и птица возвращается быстро, поймав попутные ветры.

Полезное сравнение для оценки этих скоростей. Аэродинамическая теория даёт для крачки скорость наибольшей дальности 9,7 м/с; радарные наблюдения дают среднюю путевую скорость 11,3 м/с. Если бы птица летела без остановок, это дало бы 838 и 976 километров в сутки. Реальные 520 в сутки заметно меньше — и разница как раз и есть время, потраченное на кормёжку и отдых.

Здесь же ответ на вопрос, который возникает первым: как сто граммов выдерживают такое? Ответ прозаичен и от этого не менее важен — крачка не летит без посадки. Она ныряет за рыбой и собирает добычу с поверхности по всему пути, отдыхает на воде, задерживается там, где есть корм. В отличие от стрижа, который месяцами не касается земли, крачка живёт в пути, а не преодолевает его.

Зимует она в приледниковой зоне вокруг Антарктиды — 149 суток, почти пять месяцев.

И ещё девяносто тысяч

Через три года голландская группа под руководством Рубена Фейна проследила крачек, гнездящихся в Нидерландах. Из семи приборов сведения дали пять.

Эти птицы шли иначе: через три океана, с ранее неизвестной стоянкой в центральной части Индийского океана, до Земли Уилкса в Восточной Антарктиде. Одна особь дошла до Новой Зеландии. Средняя дистанция — около 90 тысяч километров за год.

Вывод из двух работ вместе важнее, чем любой рекорд: у вида нет одного маршрута. Есть разные популяции с разными путями, и разброс внутри одной колонии тоже велик.

Остриё науки

Сколько на самом деле километров? Авторы работы сами предупреждают о том, о чём обычно не задумываются: оценка пройденного расстояния зависит от фрактальной размерности траектории — то есть от того, каким шагом мерить. Измеряя путь по точкам раз в сутки, получишь одно число; раз в час — заметно большее, потому что проявятся все мелкие отклонения, петли и зигзаги, которые при грубом шаге срезались.

Это тот же парадокс, что с длиной береговой линии: у извилистой кривой нет одной длины, есть длина при заданном масштабе измерения. Плюс собственная погрешность геолокации, которая у этого метода велика.

Поэтому 70 900 километров — не точка, а оценка при определённом шаге. Число честное, но у него есть масштаб, и без указания масштаба оно неполно. Подробнее об этом свойстве природных кривых — в статье Фракталы в природе.

Как она находит дорогу? Это остаётся открытым по-настоящему. Крачка идёт над открытым океаном, где нет ориентиров, находит стоянку размером в несколько градусов широты и возвращается на тот же остров. Магнитное чувство у птиц показано, солнечный и звёздный компас известны, но как всё это складывается в определение положения, а не только направления, — не выяснено. Об этом отдельная статья: Магниторецепция птиц.

Почему одни птицы идут вдоль Африки, а другие вдоль Южной Америки? Выбор внутри одной колонии есть, а чем он определяется — возрастом, опытом, случайностью первого перелёта — неизвестно.

Что можно посмотреть самому

Полярная крачка — наша птица. Она гнездится по всему арктическому побережью России: Кольский полуостров, Ямал, Таймыр, Чукотка, острова Белого и Баренцева морей. Летом её можно увидеть на севере совершенно обычно.

Узнать в лицо. Красный клюв без чёрного кончика (у речной крачки кончик чёрный), очень короткие ноги, длинный вильчатый хвост, светло-серый низ. Птица кажется невесомой и держится в воздухе так, будто ей это не стоит усилий.

Не подходите к гнезду. Крачка защищает кладку решительно и бьёт клювом в макушку сверху, пикируя. Это не курьёз, а серьёзное неудобство; к тому же вспугнутая птица оставляет яйца открытыми на холоде. Наблюдать нужно с расстояния и в бинокль.

Отметьте даты. Запишите, когда крачки появились весной и когда исчезли осенью. Простая тетрадь с датами по годам — настоящие фенологические данные, особенно если вести её долго. Именно из таких записей складывается картина сдвига сроков прилёта.

Посчитайте свой путь. Возьмите расстояние, которое вы проезжаете за год, и сравните с 70 900 километрами. Затем прикиньте, сколько энергии на это ушло у вас и сколько её помещается в ста граммах живой массы. Это упражнение отрезвляет надёжнее любого восклицательного знака.

🗺 Карта открытий

Читать дальше

→ Стриж, ласточка, крачка: та же птица, но задача не про дальность, а про скорость и манёвр → Магниторецепция птиц: чем птица может измерять положение, а не только направление → Навигация лосося: та же задача возвращения, решённая в другой среде → Фракталы в природе: почему у извилистой линии нет одной длины