Как у животных получается предсказывать погоду

На протяжении веков человечество собирало приметы. Ласточки летают низко — к дождю. Кошка прячет нос — к холодам. Долгое время академическая наука списывала это на когнитивное искажение и склонность человека искать закономерности там, где их нет. 

Но современные исследования в области биометеорологии и сенсорной экологии говорят: животные и птицы действительно способны «читать» приближение штормов, циклонов и резких перепадов температуры. Более того, их биологические сенсоры часто оказываются чувствительнее новейших цифровых барометров.

Как именно устроена эта живая метеослужба и какие научные открытия стоят за привычными народными приметами?

Низкий полет ласточек: аэродинамика и физика атмосферного давления

Классическая примета про ласточек и стрижей, которые перед грозой начинают летать у самой земли, — едва ли не первая, получившая строгое физическое объяснение. 

Сами птицы не прогнозируют дождь в человеческом понимании этого слова. Они лишь следуют за своей кормовой базой — насекомыми.

Перед наступлением затяжных осадков или грозы атмосферное давление стремительно падает, а относительная влажность воздуха, напротив, возрастает. Мелкие капли водяного пара конденсируются на телах мошек, комаров и мух. Их собственный вес увеличивается, а крылья тяжелеют. Одновременно с этим нисходящие потоки влажного воздуха прижимают ослабших насекомых ближе к поверхности земли.

Ласточки, обладающие великолепным зрением и высочайшей скоростью метаболизма, вынуждены опускаться вслед за пищей. Таким образом, низкий полет птиц — это не мистическое предвидение, а наглядная демонстрация законов аэро- и термодинамики.

Инфразвуковой радар

Если поведение ласточек объясняется сиюминутными изменениями в атмосфере, то некоторые птицы способны предсказывать катастрофические погодные явления за сутки до их начала, находясь при этом за сотни километров от эпицентра.

В 2014 году группа орнитологов под руководством Генри Стреби проводила исследование миграции золотистых пеночек (Vermivora chrysoptera). К птицам прикрепили крошечные геолокаторы. В апреле того же года, едва вернувшись в места гнездования в штате Теннесси после долгого перелета из Южной Америки, птицы внезапно снялись с места и за два дня пролетели еще 700 километров на юг. 

Через 48 часов после их стремительного бегства на Теннесси обрушилась разрушительная серия из 84 торнадо, унесшая жизни десятков людей. Птицы вернулись домой только тогда, когда стихия полностью утихла. [1]

Исследование, опубликованное в журнале Current Biology, показало, что птицы услышали приближение штормовых облаков благодаря инфразвуку. 

Сильные бури и торнадо генерируют глубокие акустические колебания с частотой ниже 20 Гц. Эти звуковые волны не воспринимаются человеческим ухом, но способны без потери мощности распространяться по воздуху на тысячи километров. Птицы уловили этот низкочастотный гул за двое суток до катастрофы, восприняв его как прямой сигнал к эвакуации.

Встроенный барометр

Не менее чутко к изменениям погоды относятся обитатели водоемов. Замечено, что перед затяжным ненастьем рыба прекращает клев и уходит на глубину.

Научное объяснение кроется в анатомическом строении рыб, а именно — в наличии плавательного пузыря и боковой линии. 

Плавательный пузырь, наполненный газом, выполняет роль гидростатического органа. Когда атмосферное давление резко падает, что всегда предшествует циклону и шторму, внешнее давление на воду уменьшается, и газ внутри пузыря начинает расширяться. 

Для рыбы это эквивалентно резкому внутреннему распиранию и потере ориентации в пространстве. Чтобы компенсировать это неприятное физическое ощущение и стабилизировать давление внутри тела, рыба вынуждена опускаться в более глубокие слои воды, где плотность и давление выше.

Схожий механизм обнаружен и у амфибий. В 2010 году во время исследования колонии обыкновенных жаб (Bufo bufo) в Италии ученые под руководством биолога Рэйчел Грант зафиксировали аномальное поведение: за пять дней до разрушительного землетрясения в городе Л’Акуила 96% самцов жаб внезапно покинули свои пруды и прекратили нерест. [2]

Дальнейшие исследования показали, что жабы отреагировали на изменение химического состава грунтовых вод и микроколебания атмосферного давления, вызванные тектоническими сдвигами и сопутствующими им погодными аномалиями. Их кожа, пронизанная тысячами нервных окончаний, чувствительна к малейшим электромагнитным возмущениям.

Почему кошка прячет нос, а коровы ложатся на траву?

Домашние животные, несмотря на века жизни рядом с человеком, не утратили своих эволюционных синоптических инструментов. Почему, например, кошка сворачивается клубком и закрывает мордочку лапой перед похолоданием?

Здесь работает чистая биологическая терморегуляция. Кожа на носу и подушечках лап у кошачьих — это зоны с максимальной плотностью терморецепторов. 

Когда атмосферный фронт меняется и температура воздуха начинает падать, даже если в квартире все еще тепло, организм животного улавливает это на микроуровне. Стремясь минимизировать потери тепла через открытые участки тела и защитить дыхательные пути от холодного воздуха, кошка инстинктивно принимает максимально компактную позу. И наоборот, когда кошке жарко, она способна ложиться на спину и открывать живот. 

С поведением крупного рогатого скота связана еще одна подтвержденная учеными примета: «Если коровы ложатся на пастбище — скоро пойдет дождь». 

Исследователи из университета Аризоны провели метаанализ поведения скота и выяснили, что перед дождем, когда влажность воздуха достигает критических значений, нарушается привычный процесс охлаждения тела коровы через испарение. Чтобы сохранить тепло или, напротив, оптимизировать терморегуляцию в условиях меняющегося давления, животные стремятся занять горизонтальное положение, прижимаясь к сухой траве. Более того, интуитивно они выбирают место, защищенное от ветра, направление которого меняется перед грозовым фронтом. [3]

Природа не наделила животных даром предвидения будущего. То, что кажется нам мистической интуицией, на поверку оказывается безупречной работой эволюционных датчиков. Инфразвуковой слух, барометрическая чувствительность внутренних органов, улавливание статического электричества и малейших изменений влажности — все это инструменты выживания, отточенные миллионами лет жесткого естественного отбора.