Каждую осень огромные стаи обыкновенных скворцов (из северной Финляндии, Швеции и Дании пересекают Нидерланды, чтобы провести зиму на юге Великобритании и севере Франции. В окрестностях Гааги пролетных скворцов отлавливали, окольцовывали, перевозили в Швейцарию и выпускали, а потом выясняли, какой путь избирают эти птицы для перелета (учитывая число окольцованных скворцов, вторично попавших в ловушки, расставленные на возможных путях миграции).

Все молодые скворцы, вылупившиеся в текущем году в Скандинавии и совершающие перелет впервые, летели на юго-запад параллельно тому курсу, которым они следовали до их отлова. Более старые птицы, с опытом предыдущих перелетов, устремлялись к северо-западу - как раз в том направлении, где они собирались провести зиму до того, как прервали их перелет. Хотя до момента вторичного отлова птиц прошло достаточно времени, чтобы они могли сориентироваться на значительной территории, не все они полетели прямо к знакомым им местам зимовок. Эксперимент подтвердил, что существуют два типа ориентации: ориентация, позволяющая, подобно компасу,, избирать и поддерживать нужное направление, и "целенаправленная" ориентация, ведущая животное к определенной, избранной им точке.

Известные нам маршруты перелетов некоторых птиц нередко совпадают с сечениями большого круга земной поверхности. В этих случаях возникают сомнения в справедливости модели "карта - компас".

Наблюдения показали, что перелетные птицы, подобно людям, используют как небесные, так и наземные ориентиры в зависимости от ситуации, в которой они оказываются. Такими ориентирами могут быть долины рек, горные цепи, береговая линия. Американские ястребы, например, ежегодно дважды пересекающие Панамский перешеек, отклоняются от прямого пути, следуя вдоль западных склонов Сьерра-Мадре. Сходным образом чайки в ФРГ летят по долине Верра по направлению к Ганноверу, а затем вниз по течению реки Везер дальше на север до ее впадения в Северное море. Кроме того, перелетные птицы руководствуются положением солнца, луны, звезд, а возможно, и магнитными полями Земли. Однако эффективная солнечная навигация должна учитывать поправку на различие в часовых поясах при наблюдении видимого движения солнца по небосводу от восхода до заката.

Многочисленные эксперименты по изучению солнечной навигации с учетом поправки на различия в местном времени проводились на птицах, которых, окольцевав, увозили далеко от мест их распространения и там выпускали. Во многих случаях они возвращались домой столь быстро, что у них попросту не должно было хватить времени на то, чтобы сориентироваться на новом месте.

В качестве примера можно привести малого буревестника, вернувшегося домой в Уэльс (Великобритания) из Бостона (штат Массачусетс, США), преодолев расстояние 4800 км за 12,5 дня, северную качурку, пролетевшую из Великобритании до штата Мэн (США) 14 дней. Когда птиц выпускали на меньших расстояний от дома, они возвращались столь быстро, явно не могли лететь иначе, как по прямо наблюдения, проводившиеся за ними непосредственно в полете, подтверждают, что действительно возвращались домой по кратчайшему маршруту. Судя по всему, скворцы старшего возраста, участвовавшие описанном выше эксперименте, направлялись местам зимовок по прямой.

Для объяснения этого явления делались различные предположения, но в настоящее время принято считать, что процесс навигации включает в себя сравнение определенных стимулов, возникающих в том месте, где птиц выпускают на свободу. При этом выдвигаются две гипотезы. В соответствии с первой птицы наблюдают движение солнца на малом участке его пути по небосводу, а затем путем экстраполяции оценивают максимальную высоту солнца над горизонтом.

Высота солнца над горизонтом в полдень обратно пропорциональна географической широте места, с которого ведется наблюдение. Смещение по долготе определяется различием между временем, когда солнце достигает наивысшей точки на небосводе и наступлением полудня на родине птицы. Вторая гипотеза предполагает, что птица фиксирует угол наклона к горизонту некоторого отрезка солнечного пути по небосводу и сравнивает его с углом наклона, который наблюдается в это же самое время у нее на родине. Оба способа требуют точного анализа движения солнца и сравнения наблюдаемых его характеристик с теми, что хранятся в памяти птицы.

Белоголовый орлан (Haliaeetus leucocephalus)

В птичьем глазу имеется особая гребневидная структура, так называемый "гребешок", который проецируется на слепое пятно - место, где зрительный нерв подходит к сетчатке. Его функции совершенно неизвестны, но предполагают, что тень, которую он отбрасывает на сетчатку, служит своеобразным навигационным секстантом и может быть использована для определения положения солнца. Гребешок, вероятно, позволяет птицам измерять углы наклона гораздо точнее, чем это способен делать человек (без помощи оптических инструментов).

В соответствии с первой, "двухкоординатной", гипотезой о механизмах навигации, согласно которой птицы используют две координаты - широту и долготу - и экстраполируют видимое движение солнца, от них требуется запомнить лишь одно число. В соответствии со второй гипотезой в памяти птицы должен храниться весь путь солнца по небосводу у нее на родине. Те немногие экспериментальные данные, на которых основывалась первая гипотеза, в последнее время подтверждены рядом исследований. Что же касается второй гипотезы, то почти невозможно себе представить, как птица могла бы фиксировать изменения в горизонтальном перемещении солнца, находясь над открытым океаном, где отсутствуют устойчивые точки отсчета. Как бы то ни было, любая из этих гипотез требует развитого чувства времени или биологических часов высокой точности, и существуют данные в пользу того, что у птиц, как и у многих других животных, такие часы действительно есть. Разумеется, все навигационные вычисления производятся бессознательно, и птицы отыскивают правильное направление инстинктивно. Результаты экспериментов, в которых биологические часы птиц с помощью искусственного освещения "переводились" вперед или назад перед тем, как выпустить этих птиц на волю вдали от дома, указывают на то, что в качестве компаса птицы использовали солнце.

То обстоятельство, что солнце действительно служит для птиц компасом, подтверждается и тем фактом, что в дождливую или пасмурную погоду, когда солнца не видно, многие птицы прерывают перелет (птицы, летящие по ночам, вероятно, ориентируются по звездам). Для того чтобы экспериментально проверить гипотезу солнечной навигации с учетом поправки на разницу часовых поясов, необходимо изменить видимое положение солнца на небосводе. Разумеется, пока птица находится на воле, это сделать невозможно, но соответствующую информацию можно сообщить птице иным путем. Известно, что многие птицы, скажем, скворцы и сорокопуты, совершают во время перелета так называемые "движения намерения". Располагаясь на отдых, они усаживаются головой в том направлении, в котором им предстоит лететь дальше. Иногда они расправляют крылья, трепещут ими или даже ненадолго взлетают в этом направлении, но возвращаются на прежнее место. Они ведут себя так и на воле, и в клетках. Однако наблюдения показали, что это происходит лишь в тех случаях, когда птицы видят солнце или светлую часть неба.

Скворцы, помещенные в клетки с окошком, в которое им было видно солнце, проделывают "движения намерения" в том направлении, в котором пролегают их миграционные пути. Когда против окошка помещали зеркало, расположенное таким образом, чтобы видимое положение солнца сместилось на 90°, скворцы также поворачивались на 90° по отношению к их исходному положению и стойко держались этого нового направления, пока зеркало не убирали. Даже птицы, вылупившиеся в инкубаторе и выращенные без окон при постоянном искусственном освещении, вели себя, когда наступало время перелета, подобным же образом, если только им предоставлялась возможность увидеть солнце. И точно так же они реагировали на искусственное солнце в лаборатории.

В продолжение этих экспериментов скворцов, находившихся в шестиугольной камере с оконцами в каждой стенке, обучали брать пищу из кормушки, ориентированной определенным образом относительно сторон света. Поскольку птицы брали пищу из нужной кормушки в любое время дня, они каким-то образом "мысленно" компенсировали движение солнца по небосклону, а не просто выбирали кормушку, расположенную под определенным углом по отношению к солнцу, не учитывая времени дня. Выбор кормушки, расположенной точно в направлении на солнце, оказался для скворцов крайне трудной задачей, а когда их поместили в камеру, где не было никаких выделенных направлений, они перестали правильно выбирать направление относительно сторон света. Эти факты убедительно продемонстрировали способность птиц ориентироваться с помощью солнца.