Биологи впервые отследили движение глаз свободно летящей птицы

Ученые впервые проследили за движениями глаз летящей птицы. Оказалось, что голуби в воздухе не осматриваются по сторонам, а жестко фиксируют глаза в одном положении. Эта особенность, возможно, упрощает управление полетом, но может сделать пернатых уязвимее для хищников.

Когда наземные животные хотят рассмотреть что-то, они поворачивают голову или переводят взгляд, чтобы сфокусироваться на объекте, а затем совершают так называемые саккады — быстрые, резкие движения глаз, иногда значительной амплитуды, — чтобы удерживать стабильное изображение объекта на фоне окружения.

Чтобы узнать, как работает механика зрения у парящих птиц, в Гарвардском университете разработали легкую конструкцию из зеркал и камер. Устройства закрепили на головах у сизых голубей Columba livia, в легких ранцах разместили аккумулятор и схему управления камерой.

Исследователи обучили шесть голубей летать между двумя насестами в помещении (расстояние около 20 метров), еще трех — преодолевать примерно 25 метров на открытом воздухе, возвращаясь в голубятню.

Результаты экспериментов изложены в Current Biology. Они показали, что сразу после взлета птицы расширяют зрачки и принимают устойчивое, фиксированное положение глаз внутри головы — по сути, блокируют их.

«Поднявшись в воздух, они скашивают глаза вперед», — говорит биомеханик Иво Рос из Калифорнийского технологического института, первый автор исследования.

При этом зафиксированное положение глаз совпадает с главной горизонтальной осью зрения и вестибулярного аппарата; положение глаз жестко зафиксировано относительно черепа.

«Известно, что голуби способны двигать глазами независимо друг от друга и с амплитудой до 15 градусов. Поэтому то, что во время полета движения глаз не превышают 1 градуса, действительно говорит о том, что птицы активно стабилизируют положение глаз в воздухе», — комментирует профессор Грэм Мартин из Бирмингемского университета.

Почему они это делают — точно не ясно, признает Рос. По его предположению, привязка к вестибулярной системе может указывать на то, что фиксация взгляда помогает голубям отличать собственное движение от внешнего — например, от колебаний ветвей деревьев, движения автомобиля или хищника, — чтобы сохранять равновесие и ориентироваться в пространстве.

Не исключено также, что ограничение движений глаз снижает вычислительную нагрузку на мозг. «Во время полета мир движется гораздо быстрее, чем когда птица сидит на месте», — напоминает ученый.

Благодаря разрозненному движению глаз поле зрения у голубей может достигать почти 340 градусов по горизонтали, но в полете оно, судя по полученным данным, сужается. По мнению Роса, это оставляет за спиной бо́льшую слепую зону, где птица не может заметить хищника.

Исследователю интересно, как вели бы себя глаза голубей в других условиях, поскольку все эксперименты проводились на малой высоте. «Возможно, картина была бы иной, если бы голуби летали выше, где мимо не проносится так много объектов», — допускает Рос.

Ему также любопытно, что происходит, когда голуби летят в стае: «Смотрят ли они на других голубей? На хищников? Или на что-то на горизонте?»

По всей видимости, и другие птицы могут стабилизировать положение глаз в полете — в том числе хищные, считает Мартин. Например, сапсаны, преследуя добычу, летят к ней по дугообразной траектории, указывает он: «Вероятно, это требует от сапсана фиксировать глаза, а не двигать ими».