регулярное передвижение популяции животных, в ходе которого особи из одной области обитания перемещаются в другую, но затем возвращаются обратно. Такое путешествие по круговому маршруту может быть сезонным, вроде весеннего или осеннего перелета птиц, а может требовать для своего завершения целой жизни, как это наблюдается у ряда тихоокеанских лососей. Миграции животных имеют ярко выраженный приспособительный (адаптивный) характер и возникали в процессе эволюции у самых разных видов. Примерами могут быть связанные с изменениями температуры воды сезонные перемещения микроскопических животных из глубинной части озер на мелководья или же миграции китов, которые осенью плывут из приполярных районов в субтропики, где появляются на свет их детеныши, а в конце весны возвращаются обратно в холодные воды.
Практически невозможно найти хотя бы два вида животных, мигрирующих абсолютно одинаковым образом. Некоторые передвигаются поодиночке, другие - только группами. Одни перемещаются при этом очень медленно, а другие - очень быстро и практически без остановок. Так, например, миграции арктических крачек представляют собой ежегодные перелеты из районов, близких к Северному полюсу (отстоящих от него всего на несколько градусов), в районы, где уже встречаются антарктические льды. С другой стороны, некоторые лягушки в течение года перемещаются всего на несколько сот метров, отделяющих реку от ближайшего пруда, где происходит их размножение.
Помимо миграций, популяции животных могут демонстрировать и перемещения другого типа. Некоторые животные ведут кочевой образ жизни, а их передвижения носят случайный характер и определяются конкретными условиями, складывающимися в тех или иных местах. К примеру, многие крупные травоядные, живущие стадами на равнинах восточной Африки, перемещаются в зависимости от наличия пищи и климатических условий в том или ином районе. Эти передвижения могут происходить по неустоявшимся маршрутам и не связаны с обязательным возвращением в исходное место.
Другой тип перемещения популяции - т.н. "нашествия", характерные для некоторых птиц, млекопитающих, а также многих насекомых. Нашествия наблюдаются обычно в регионах, характеризующихся суровым климатом с резкими сезонными колебаниями. Хорошо известный пример - бурый лемминг в арктической тундре. В течение 3-4-летнего цикла численность этих зверьков возрастает, а дойдя до некоторого максимума, быстро падает. По достижении пика численности, когда тундра буквально кишит леммингами, они в массе покидают родные места и отправляются в долгое путешествие. Очень многие становятся жертвами хищных птиц и млекопитающих, тогда как большинство других погибают от болезней и истощения или же тонут в реках и озерах или в море. Однако некоторым удается пережить трудное время, и популяционный цикл начинается снова.
Полярная сова, тоже обитающая в арктических районах, охотится не только на леммингов, но и на зайцев. В те редкие зимы, когда леммингов и зайцев мало, полярная сова в поисках добычи передвигается к югу, порой добираясь даже до Калифорнии.
Похожие внезапные нашествия наблюдаются иногда и у некоторых семеноядных птиц, обычно держащихся в одной области. Например, такие обитающие в высокогорьях или в северных широтах виды, как азиатская и североамериканская кедровки, а также клест-еловик, в годы неурожая семян хвойных - их основной пищи - демонстрируют неупорядоченные перемещения из северных широт в более южные или из горных районов в долины.
Среди насекомых особую известность получили несколько видов саранчи, встречающихся в Африке и Азии и совершающих массовые перелеты в тех случаях, когда достигается очень высокая плотность популяции и наблюдается нехватка пищи. Перемещаясь в новые области, стаи саранчи могут буквально затмевать солнце; только очень немногие остаются в тех местах, где они появились на свет.
В отличие от нашествий, многие другие совершаемые популяциями перемещения мало заметны. Происходят они медленно и иногда приводят к изменению области распространения того или иного вида. Так, в течение последних 30 000 лет человек мигрировал из Азии через Берингов пролив в Северную Америку, а затем продвигался на юг вплоть до Южной Америки.
Обеспеченность пищей. Чем дальше от экватора живут те или иные наземные животные, тем более заметны сезонные колебания в их обеспеченности пищей. В тропиках количество имеющегося корма, хотя и меняется в зависимости от чередования периодов засухи и дождей, в целом в течение года остается довольно постоянным. По мере продвижения к северу или югу начинают проявляться сезонные изменения. Например, в тропиках насекомоядные птицы имеют в своем распоряжении более или менее постоянное количество корма, тогда как гнездящиеся на Аляске или на севере Канады сталкиваются с тем, что корма много в конце весны - начале лета и очень мало в конце лета - начале осени; в результате миграция на юг из мест, бывших столь благоприятными в период гнездования, становится для выживания абсолютно необходимой. В зимние месяцы на севере Северной Америки и Евразии лед сковывает озера, реки и илистые отмели, служившие летом основными кормовыми угодьями многих водоплавающих и болотных птиц. Неудивительно, что перелет на юг совершенно обязателен как для этих птиц, так и для охотящихся на них различных пернатых хищников.
Экологическими аналогами насекомоядных птиц среди млекопитающих служат мелкие насекомоядные летучие мыши, активные (в отличие от птиц) ночью. В северных широтах, где зимой холодно и нет насекомых, многие летучие мыши впадают в спячку. Некоторые виды, например, серая летучая мышь (Lasiurus cinereus) и ее близкий родственник - красный кожан (Lasiurus borealis), мигрируют на юг, в более теплые районы, где остаются активными в течение всей зимы.
Размножение. Во многих случаях миграция животных связана с особенностями размножения. Примером могут служить некоторые рыбы и морские млекопитающие. Различные виды тихоокеанских лососевых рыб рода Oncorhynchus нерестятся в реках западного побережья Северной Америки и восточного побережья Азии. До мест нереста им иногда приходится подниматься вверх по рекам на тысячу километров от устья. После нереста взрослые особи погибают, а вылупившиеся из икринок мальки растут и постепенно скатываются в море. Это путешествие может продолжаться от нескольких недель до многих месяцев, но только оказавшись в море, рыбы начинают как следует откармливаться и очень быстро расти. Достигнув половозрелости, на что требуется от одного года до нескольких лет (в зависимости от вида рыб), они возвращаются в те самые реки, где появились на свет. Там они размножаются и погибают, повторяя судьбу своих родителей.
Среди морских млекопитающих особенно впечатляющие миграции, связанные с размножением, демонстрируют серые киты. В течение летних месяцев они держатся в Северном Ледовитом океане и Беринговом море, где в это время возникает изобилие мелких морских организмов (планктона) - их основной пищи. Осенью, накопив большое количество жира, киты начинают мигрировать к югу, в более теплые районы. Двигаясь вдоль тихоокеанского побережья Северной Америки, большинство китов добирается до мелких лагун у западных берегов Калифорнийского залива, где у них появляются на свет детеныши. В марте самцы, а также самки без детенышей начинают мигрировать к северу, а через несколько недель за ними тем же маршрутом следуют и самки с детенышами. В начале лета все они достигают холодных вод Арктики и Субарктики. Цель предпринятого китами путешествия на юг - пребывание их детенышей в теплой воде в течение нескольких первых недель жизни, пока у них не образовался слой жира, способный надежно защитить от холода в северных морях. Миграция же китов на север - это прежде всего возвращение в места, богатые пищей.
Климат и длина светового дня. При изучении миграций бывает очень нелегко отделить влияние климатических факторов от тех, что связаны с обеспеченностью пищей или диктуются особенностями размножения. Биологическая продуктивность, создающая кормовую базу для тех или иных животных, сама по себе в значительной мере определяется климатом, и в районах, удаленных от экватора, количество доступной пищи часто зависит от температуры. Для многих организмов очень важна также длина светового дня, которая регулирует нормальный цикл размножения.
Количество света, полученное за день, т.н. фотопериод, нередко непосредственно стимулирует начало миграции. У многих птиц, например, активация половых желез, а также миграционная активность прямо зависят от весеннего увеличения продолжительности светового дня. См. также ПТИЦЫ .
Периодичность. У некоторых животных миграции коррелируют с лунным циклом. Один из наиболее известных примеров - грунион (Leuresthes tenuis) - мелкая рыбка, обитающая у побережий Калифорнии и северо-западных районов Мексики. С ранней весны до начала осени она нерестится на песчаных отмелях, причем нерест происходит только во время особо высоких (сизигийных) приливов, наблюдаемых в первые три-четыре ночи после полнолуния или новолуния. В ходе нереста, продолжающегося 1-3 часа, самки выбрасываются волнами на берег, где они движениями тела вырывают ямку, в которую откладывают икру, тотчас же оплодотворяемую самцами. Следующая нахлынувшая волна уносит самок обратно в море, а из отложенных икринок уже в следующий сизигийный прилив происходит выклев молоди.
Изменения физиологического состояния. С миграциями очень часто связаны перемены в физиологическом состоянии особей. Помимо наблюдаемой весной тесной зависимости между возрастанием половой активности и степенью готовности к миграциям, как весной, так и осенью непосредственно перед миграцией происходит быстрое увеличение жировых запасов, необходимых для энергетического обеспечения длительных перелетов. Некоторые птицы пополняют свои энергетические запасы, останавливаясь во время перелета для кормежки, но другие преодолевают громадные расстояния практически без остановок. Например, у золотистой ржанки (Charadrius apricarius) протяженность безостановочного полета над водой может достигать 3200 км. Крошечный краснозобый колибри (Archilochus colubris), летом обитающий в восточных районах Северной Америки, зиму проводит в Центральной Америке (от Мексики до Панамы). Осенью, перед миграцией, эти колибри наращивают около двух граммов жира - этого оказывается достаточно, чтобы без остановок преодолеть более 800 км пути, пролегающего над водами Мексиканского залива.
Миграционные маршруты. Мигрируя, каждая популяция придерживается одного и того же маршрута, что требует определенных средств ориентации. Долгое время механизмы навигации животных казались загадочными, но в ходе недавних исследований удалось выяснить некоторые вопросы. Первым шагом было определение маршрутов передвижения животных; для этого использовались различные методы мечения (такие, например, как кольцевание птиц). Если достаточно большое количество животных было помечено, а потом найдено в других местах, то можно не только проследить маршрут миграции, но и выяснить, как быстро она происходит и каково участие в ней особей разного пола и разного возраста.
Ориентация по солнцу и звездам. Зрение - одно из основных средств, с помощью которого прокладывают свой маршрут мигрирующие животные. Ориентирами при этом могут служить какие-нибудь знакомые черты ландшафта, например горные цепи, реки, берега озер или очертания морских побережий. Определенную роль в ориентации может также играть способность распознавать ночью положение звезд, а днем - солнца.
Изучение небесной ориентации у животных началось в конце 1940-х годов с работ немецкого орнитолога Г.Крамера. Экспериментируя с перелетными птицами, содержащимися в неволе, он пришел к выводу, что скворцы, будучи дневными мигрантами, ориентируются во время перелетов по солнцу. Несколькими годами позже Франц и Элеонора Зауер сумели объяснить, как находят свой путь птицы, мигрирующие ночью. Работая с мелкими воробьиными, они обнаружили, что до тех пор, пока не видны звезды, передвижения птиц хаотичны. Дополнительные опыты, проведенные как в Европе, так и в Америке, подтвердили, что многие птицы, являющиеся ночными мигрантами, во время полета ориентируются по звездам.
Способность ориентироваться по солнцу и звездам свойственна не только птицам. Эксперименты с одним из видов жаб (Bufo fowleri), обитающим в прудах центральных районов США, показали, что молодые, еще недавно бывшие головастиками особи всегда движутся в сторону берега. Если жаб этого возраста поместить в круговой садок, из которого видны только его стенки, небо и не закрытое облаками солнце, то они всегда движутся в направлении, перпендикулярном к линии их родного берега. Даже если перенести этих жаб в какое-то другое место и поместить в такие же садки, их движение снова окажется ориентированным в том же направлении. Сходные эксперименты с лягушками, а именно со сверчковой квакшей, показали, что они могут ориентироваться как по солнцу, так и по звездам.
Ориентация по Солнцу обнаружена также у белого окуня - рыбы, обитающей во многих пресных озерах Северной Америки. Когда приближается период нереста, эти рыбы из открытой части озера перемещаются к берегу. Если их поймать там, где они нерестятся, и выпустить в том же озере, но в центральной его части, то они начинают двигаться в направлении тех мест, где их отловили (это было продемонстрировано с помощью поплавков, прикрепленных к их спинам тонкими нейлоновыми нитями).
Ориентация с помощью обоняния. Ориентация, основывающаяся на восприятии запахов, чрезвычайно важна для многих организмов - от насекомых до млекопитающих. Пример тому - бабочка-монарх, совершающая крупные сезонные перемещения. Самцы осенью первыми трогаются в путь по строго определенному маршруту; пахучие железы на их крыльях оставляют запаховый след, который используют для ориентации летящие за ними самки. Достигнув мест зимовок, бабочки скапливаются на деревьях в громадных количествах, а весной пускаются в обратный путь на север.
Несколько видов тихоокеанских лососей, возвращаясь из моря в те самые реки, где они появились на свет, ориентируются с помощью характерного запаха вод родной реки, запечатлевшегося в них с первых дней после выклева из икринок. Этот запах определяется как минералами на водосборе, так и органическими веществами, присутствующими в водах реки и придающими ей химическую индивидуальность.
Течения. Течения играют важную роль в жизни животных, обитающих в морях, а также в реках (особенно там, где видимость ограничена). Удивительные миграции, связанные с океаническими течениями, совершают европейские и американские угри (представители рода Anguilla). Те, что обитают в Европе, вырастают и созревают в реках, впадающих в Атлантический океан - от Скандинавии до Пиренейского полуострова. Проведя там от 5 до 20 лет и достигнув половой зрелости, они скатываются в море, затем, дрейфуя с Канарским и Северным Экваториальным течениями, пересекают Атлантический океан и достигают Саргассова моря - специфической области в северо-западной части Атлантики, где нет течений и в изобилии развиваются крупные плавающие у поверхности водоросли. В этих местах на большой глубине угри размножаются, после чего погибают. Вылупившиеся личинки поднимаются к поверхности и с водами Гольфстрима переносятся к берегам Европы. Этот путь занимает у них три года, и к концу его угри уже способны двигаться вверх по речным системам, где остаются вплоть до наступления половой зрелости. Похожие миграции совершают и американские угри, живущие в реках Атлантического побережья.
Подстерегающие опасности. Миграция всегда требует расхода запасенной энергии, а количество энергии, необходимой для того, чтобы покрыть большие расстояния, должно быть просто громадным. Поэтому мигрирующим животным всегда грозит опасность физического истощения. Кроме того, они легко становятся жертвами хищников. Успешное преодоление пути миграции в очень большой мере зависит также от климатических факторов. Внезапное наступление холодного фронта во время весеннего перелета птиц на север может иметь роковые последствия для множества птиц, а туманы и штормы приводят к тому, что они теряют ориентацию и сбиваются с пути.
Серьезную опасность для многих мигрантов представляет человек. Зная маршруты промысловых видов животных, люди охотятся на них для добывания пищи или в иных целях, в том числе чисто спортивных. Различные сооружения, например телевизионные башни и небоскребы, тоже служат причиной гибели сотен тысяч птиц. Перегораживание рек плотинами создает препятствия для подъема рыб вверх по течению на места нереста. См. также БИОЛОГИЧЕСКИЕ РИТМЫ .