Как отслеживание птиц помогает им и нам

Ученые отслеживают птиц с помощью электронных меток и радаров, чтобы раскрыть тайны их полета. Эти исследования не только отвечают на экологические вопросы, но и могут улучшить инфраструктурное планирование.

Птицы совершают удивительные воздушные подвиги. Например, малые веретенники могут пролететь 12 000 километров без остановки, махая крыльями более 200 часов. Рекорд высоты принадлежит белоголовому сипу — более 11 километров.

Однако остаются большие пробелы в понимании того, сколько энергии птицы тратят в полете и как на это влияет окружающая среда. Сезонные миграции — яркий пример. Антропогенные изменения среды могут заставлять птиц тратить больше энергии и даже нарушать важные миграционные пути.

Воздушные коридоры

«Миллионы птиц пролетают, а мы не знаем, где они и когда», — говорит доктор Сесилия Нильссон, участница проекта MigrationRadar. «Мы начинаем осознавать, что воздух — важная часть среды обитания птиц».

Миграция обычно происходит лишь в несколько ночей вокруг мая и снова вокруг сентября. Знание точного времени и мест может принести простые, но важные успехи в охране природы. Например, можно временно отключать ветряные турбины, вводить ограничения полетов или гасить свет в городах в эти ключевые ночи.

Доктор Нильссон начала отслеживать птиц с помощью бывшего военного радара ночью в шведском Лунде и была поражена: «Небо чистое и темное, но на радаре — взрыв птиц, летящих над головой».

Откровения радаров

Теперь она использует данные метеорадаров, чтобы оценить влияние погоды, насекомых и ландшафта на миграцию птиц. Эти радары каждые несколько минут сканируют слои неба на влажность, попутно фиксируя общую массу птиц в зоне. Чаще всего это певчие птицы. Зная примерный вес одной особи, биологи могут оценить их количество простым делением общей массы.

«Это отлично работает для ночной миграции, что само по себе удачно, потому что ее сложнее всего отследить другими способами», — отмечает Нильссон.

Большинство птиц летают на высотах от 200 до 1000 метров, но, как и самолеты, могут подниматься выше, чтобы избежать сложных погодных систем. Ночные перелеты позволяют им кормиться днем, а пища — это необходимое топливо.

Сила ветра

Птицам нужно гораздо больше энергии для полета, чем животным для ходьбы, бега или плавания, поэтому они делают умный выбор, чтобы экономить силы в воздухе.

«Это похоже на плавание в сильном течении, — говорит Нильссон. — Мы знаем, что они выбирают высотные слои с наиболее благоприятными ветрами».

Например, певчая птица, летящая против встречного ветра, почти не продвинется, но с попутным ветром может улететь вдвое дальше.

Нильссон надеется, что ее радарные исследования углубят понимание того, куда и зачем летят европейские птицы. Это, в свою очередь, может улучшить политику и планирование, в том числе для все более важной возобновляемой энергии, получаемой от ветряных турбин.

Ветровые проекты в Европе сталкиваются с задержками разрешений из-за возражений природоохранных групп, обеспокоенных гибелью птиц от столкновений с турбинами.

«Мы мало знаем о том, где они находятся, а это сейчас критически важно, когда к нам постоянно поступают вопросы от разработчиков, например, на какой высоте птицы будут пролетать над моим ветропарком», — говорит Нильссон.

Датчики в действии

Другой источник информации о поведении птиц в полете — датчики. В рамках проекта FLIGHT профессор Эмили Шепард прикрепляла регистраторы данных к птицам, которые полагаются как на машущий полет, так и на парение.

Среди них были андские кондоры — грифы с размахом крыльев более 3 метров, являющиеся непревзойденными планеристами. Эти птицы настолько искусны в парении, что машут крыльями всего 1% времени во время поисковых полетов, независимо от погоды.

«Они практически полностью зависят от поиска восходящих потоков воздуха для перемещения», — говорит профессор Шепард, эколог из Университета Суонси, Великобритания.

Датчики записывали взмахи крыльев, направление и высоту кондоров. В рамках FLIGHT она также изучала голубей в Великобритании и Германии как пример птиц с машущим полетом и краснохвостых фаэтонов на Маврикии, которые переключаются между машущим полетом и парением на термиках.

Отслеживание перемещений птиц «получило эффект снежного кома», потому что датчики были миниатюризированы благодаря потребительским товарам, таким как носимые часы и мобильные телефоны. Датчики могут показать, когда и как птицы летают эффективно — и, что интересно, когда они этого не делают. Голуби, как выяснила Шепард, могут быть удивительно неэффективны.

Она видит перспективу этого исследования для охраны птиц, поскольку развитие инфраструктуры и изменение климата влияют на пути их полета и затраты энергии.

«Считается, что количество энергии, потребляемой птицами в полете, является основным фактором, определяющим их суточные энергозатраты, — говорит она. — Мы пытаемся понять влияние движения воздуха на всех этих животных и решения, которые они принимают и которые влияют на то, где они летят».

Без маски

В 1970-х годах эксперименты измеряли энергозатраты, надевая на птиц маски и анализируя выдыхаемый ими воздух. Уровень CO₂ может сказать ученым, сколько кислорода сжигают птицы.

«Это было гениально, — говорит профессор Шепард. — Но птицы обычно не летают с масками и прикрепленными к ним трубками».

Теперь она пробует новые способы проводить такие измерения без масок. Ее команда показала, что может измерять отдельные вдохи таких маленьких птиц, как зебровые амадины, в состоянии покоя.

Тренер в Суонси Ким Тугуд научил голубей летать в аэродинамической трубе. Профессор Шепард планирует измерить, сколько энергии эти птицы потребляют во время полета и как это соотносится с данными с меток.

Один из многих вопросов: могут ли антропогенные изменения воздушной среды повлиять на энергию, которую птицы используют для полета? Профессор Шепард надеется это выяснить.