Чувства животных (Роберт Бертон) - часть 4

обнаружены   лишь   у   человека   и   других   приматов.   Они   встречаются   также   у   некоторых
ящериц и рыб, однако наибольшего развития они достигли у птиц. Пустельга, парящая на
высоте   30 м,   видит   внизу   в   траве   жуков   и   других   насекомых;   описан   случай,   когда   она
заметила маленькую бабочку на стволе дерева с расстояния около 180 м, тогда как следивший
за птицей наблюдатель смог увидеть эту бабочку только с помощью сильного бинокля.

Важной структурой глаза, улучшающей ночное зрение животных, является тапетум  —

своеобразное   зеркальце,   благодаря   которому   светятся   в   темноте   глаза   кошки.   Оно
представляет собой слой серебристых кристаллов, служащих отражателем. В обычном глазе
значительное количество света проходит сквозь сетчатку, не попадая на фоторецепторы, и
поглощается расположенными позади нее тканями. Зеркальце отражает свет, который снова
проходит через сетчатку и, следовательно, получает еще одну возможность воздействовать на
рецепторы. Глаз кошки улавливает в полтора раза больше света, чем глаз человека, поэтому
она способна видеть окружающие предметы при освещенности в шесть раз меньшей, чем
требуется нам. Однако наличие зеркальца связано с определенным недостатком: оно делает
изображение менее четким, поскольку при отражении лучи света рассеиваются. Зеркальце
обнаружено у многих животных, главным образом у рыб. У тех из них, которые активны и
днем,   и   ночью,   часто   есть   еще   и   радужная   оболочка,   такая   же,   как   у   кошки.   Днем   она
сокращается до такой степени, что зрачок превращается в узкую щель и предохраняет глаз от
ослепления ярким светом, который дважды проходит сквозь сетчатку. Примером животного,
менее популярного, чем кошка, но также имеющего щелевидный зрачок, является гигантская
акула, которой приходится защищать свои глаза от света, когда она плавает у поверхности
воды. Некоторые рыбы не «слепнут» благодаря особым пигментам, которые движутся вверх
по   фоторецепторам   из   расположенных   позади   сетчатки   тканей,   как   бы   занавешивая
чувствительные палочки и оставляя открытыми менее чувствительные колбочки.
У рыб и других водных животных существуют свои особые проблемы, связанные со зрением.
Вода   поглощает   свет,   и   водные   животные   всегда   живут   в   полумраке,   поэтому   их   глаза
обязательно должны иметь зеркальце. С глубиной освещенность постепенно уменьшается, а
ниже 400 м от поверхности воды солнечные лучи не проникают совсем. В этой кромешной
тьме некоторые рыбы обходятся вообще без зрения, а другие обладают огромными глазами;
палочки   в   сетчатке   этих   рыб   увеличены   и   содержат   много   пигмента;   благодаря   этому
появляется   большая   возможность   уловить  свет,  каким  бы  слабым  он  ни   был.  К  тому  же
плотность палочек в сетчатке таких животных очень велика — до 25 млн. на 1 мм

2

, — в

результате уменьшается вероятность того, что свет пройдет мимо них. На больших глубинах
глаза могут быть полезны лишь для того, чтобы обнаружить свет, излучаемый рыбами и
другими животными. Этот свет возникает в особых органах в результате химических реакций
или   жизнедеятельности   бактерий;   светоизлучающие   органы   часто   бывают   снабжены
отражателями и линзами.

О назначении светоизлучающих органов глубоководных морских животных мы можем

в основном только догадываться. Лишь в последнее время благодаря созданию глубинных
камер для подводных исследований, таких, как «Батискаф» профессора Пикара, появилась
возможность увидеть глубоководных животных в естественных условиях. Очень может быть,
что   характерный   рисунок,   образуемый   светящимися   органами,   помогает   разнополым
животным   находить   друг   друга;   нет   никаких   сомнений   и   в   том,   что   хищные   рыбы
отыскивают   свою   жертву   по   излучаемому   ею   свету.   Бывает   и   так,   что   «попадается   тот,
который   кусается».   Например,   у   глубоководной   рыбы-удильщика   имеется   своеобразная
приманка,   напоминающая   удочку   со   светящимся   червячком,   покачивающимся   перед   ее
пастью.   Полагают,   что   колеблющаяся   приманка   привлекает   маленьких   рыбок,   которые   и
становятся жертвой рыбы-удильщика.

Рыбы,   обитающие   в   поверхностных   слоях   воды,   а   также   морские   птицы   и

млекопитающие сталкиваются с другой проблемой. Лучи света значительно искривляются
при переходе из воздуха в роговицу; у сухопутных животных преломление света происходит
главным   образом   за   счет   роговицы,   а   не   за   счет   хрусталика.   В   воде,   однако,   роговица

перестает   преломлять   свет,   и   поэтому   у   водных   животных   хрусталики   обладают
соответственно   большей   преломляющей   способностью.   Когда   эти   животные   выходят   из
воды, они сразу становятся близорукими, поскольку их роговица начинает преломлять свет.
Пингвины,   например, —   мастера   подводного   лова   рыбы,   но   на   суше   они   близоруки   до
крайности. Нетрудно бывает приманить пингвина, имитируя его крик. Он отвечает на зов,
подходит вперевалку и обнаруживает свою ошибку только тогда, когда до человека остается
всего   несколько   шагов.   Некоторые   птицы,   например   гагары   и   оляпки,   преодолевают
описанную   трудность   за   счет   особого   строения   хрусталиков,   которые   могут
приспосабливаться   и   к   тем,   и   к   другим   условиям.   Под   водой   хрусталики   становятся
округлыми,   и   их   преломляющая   способность   возрастает;   этим   компенсируется
неспособность   роговицы   преломлять   свет   в   воде.   В   воздушной   же   среде   хрусталики
уплощаются, что обеспечивает хорошее зрение.

Глаза водоплавающих птиц, первоначально служившие им в воздушной среде, теперь

приспособились к новым условиям и могут функционировать под водой. Обратную картину
мы наблюдаем у некоторых рыб, которые периодически покидают воду. Илистый прыгун,
обитающий  в  тропиках,  проводит  большую  часть  времени  на  литорали  или  в маленьких
лужицах на морском берегу. Хрусталики его глаз сплюснуты, как у сухопутного животного, а
сами глаза расположены на своего рода выдвижных «турелях», которые могут вращаться.
Благодаря такому расположению глаз илистый прыгун способен смотреть во все стороны.
«Очки» из прозрачной кожицы, расположенной поверх роговицы, предохраняют его глаза от
высыхания.   Еще   более   удивительны   четырехглазые   рыбы.   Одна   из   таких   рыб   живет   на
больших глубинах и имеет вторую пару глаз, в которых также есть роговица, хрусталик и
сетчатка;   эти   глаза   направлены   вниз,   тогда   как   основная   пара   глаз   смотрит   вперед.
Четырехглазые  рыбы   южноамериканских  рек,   как   правило,  плавают  у  поверхности  воды,
выставляя наружу верхнюю половину своих выпученных глаз. «Ватерлиния» делит роговицу
пополам. Сетчатка также разделена на две части, в результате чего приходящие из воздуха
лучи света попадают на одну ее половину, а идущие из воды — на другую. Совершенно
неизвестно, почему у этих рыб существуют как бы две зрительные системы: надводная и
подводная.   Разумно   было   бы   предположить,   что   четырехглазка   может   одновременно   и
отыскивать пищу под водой и обнаруживать насекомых, падающих на поверхность воды;
однако   четырехглазка,   добывая   себе   пищу,   обычно   ныряет   за   своей   жертвой,   после   чего
всплывает   снова.   По-видимому,   верхние   глаза   служат   как   бы   перископами,   с   помощью
которых четырехглазка следит за летающими над водой хищниками.

Из всех существующих чувств цветовое зрение труднее всего поддается изучению. Мы

сами часто бываем очень субъективны, когда речь идет о различении цветов, например при
выборе обоев, которые бы подходили по тону к коврам. Более того, можно быть слепым на
какие-то   цвета   и   не   подозревать   об   этом   до   тех   пор,   пока   это   не   обнаружится   при
специальной проверке. Когда речь идет о животном, нельзя делать вывод о его способности
воспринимать цвет только на том основании, что в сетчатке у него обнаружены колбочки.
Колбочки   есть   у   многих   животных,   не   различающих   цвета,   и   служат   они   лишь   для
обеспечения   остроты   черно-белого   зрения.   Для   того   чтобы   определить,   реагирует   ли
животное на различные цвета, необходимо исследовать его поведение, а такое исследование
связано   с   определенными   трудностями.   Если   животное   обучено   выполнять   какие-то
условнорефлекторные   действия   в   ответ   на   предъявление   цветного   предмета,   это   еще   не
означает, что оно реагирует именно на его цвет, т. е. на определенную длину световой волны.
Вполне возможно, что животное реагирует на интенсивность света, отраженного от этого
предмета, иными словами, различает только оттенки серого цвета.

Быть может, в связи с этой трудностью ученые проявили крайнюю осторожность при

решении вопроса о том, обладают ли животные цветовым зрением. Теперь уже почти все
признают, что бык реагирует на колебания тряпки, а не на ее красный цвет, однако многие
еще   убеждены,   что   их   четвероногие   друзья   способны   различать   цвета.   Рассказывают
историю о собаке, у которой был любимый мяч ярко-желтого цвета. Мяч потерялся, и с тех

пор собака при виде цветущего одуванчика возбужденно бросалась к нему — увы, лишь для
того,   чтобы   разочароваться.   В   другой   истории,   которую   часто   приходится   слышать   с
различными подробностями, рассказывается о том, как теленок проникся любовью к ведру,
из которого его кормили. Возможно, что теленка можно приучить к желтому ведру, тогда он
впоследствии не будет обращать внимания на голубые ведра, наполненные пищей, но зато
будет лизать пустое желтое ведро. Это хороший пример «естественного» эксперимента по
выработке   условного   рефлекса,   однако   он   ни   в   коем   случае   не   доказывает,   что   телята
отличают   желтый   цвет   от   голубого.   От   желтого   ведра   отражается   больше   света,   чем   от
голубого, и поэтому телята могут воспринимать желтое ведро просто как серое, но более
светлого оттенка.

Убедительно  доказать, что  какое-либо животное обладает цветовым зрением, можно

только с помощью тщательных опытов с условными рефлексами. Г. Дюкер провел большую
серию экспериментов, в которых самые разные животные, для того чтобы получить пищу,
должны были поднимать крышки ящиков, окрашенных в различные цвета, в том числе и в
различные  оттенки  серого цвета,  соответствующие  яркости  света,  отражаемого цветными
крышками.   Если   исследуемое   животное   действительно   могло   видеть   какой-либо   цвет,
например красный, оно должно было различать крышки красного и серого цвета одинаковой
яркости. Результаты этих и других опытов показали, что золотистые хомячки не различают
цветов, у собак и кошек цветовое зрение развито слабо, жирафы видят некоторые цвета, но
путают   зеленый,   оранжевый   и   желтый.   Лошади,   овцы,   свиньи   и   белки   также   различают
некоторые цвета. Обезьяны и большинство птиц обладают хорошим цветовым зрением.

В отношении других животных все еще имеются некоторые сомнения. Дело в том, что

результаты   опытов   с   условными   рефлексами   трудно   точно   интерпретировать.   Животное
может видеть некоторые цвета, но не реагировать на них, предпочитая им другие, возможно
потому, что его глаза к ним более чувствительны. Известно, что морские птицы особенно
хорошо видят красный цвет. Только что вылупившиеся из яйца птенцы чаек и птиц близких к
ним видов — крачек и поморников — клюют своих родителей в клювы, чтобы заставить их
отрыгнуть   пищу.   Когда   птенцам   этих   птиц,   выведенным   в   инкубаторе,   показывали
искусственные «клювы» из цветной бумаги, они чаще клевали красный клюв, чем какой-либо
другой. Менее точный, но достаточно забавный эксперимент провел в 1910 году М. Левик.
Он   расположил   на   краю   колонии   пингвинов   кучи   разноцветных   камешков.   Эти   кучи
показались   пингвинам   очень   удобным   источником   материала   для   гнезд,   и   они   начали
перетаскивать   камешки   к   своим   подругам.   Однако   пингвины   не   любят   далеко   ходить   за
камешками   и   используют   любую   возможность,   чтобы   украсть   их   у   своих   соседей.   В
результате   камни   медленно   передвигались   по   колонии   пингвинов   по   мере   того,   как   их
выкрадывали из одного гнезда и перекладывали в другое. М. Левик заметил, что красные
камешки продвинулись дальше всех; это дает основание предположить, что пингвины, как и
чайки, всем другим цветам предпочитают красный.

Возможно, что эти птицы оказывают предпочтение красному цвету благодаря тому, что

в   их   колбочках   имеются   капельки   жира,   играющие   роль   фильтров.   Эти   капельки,   по-
видимому,   поглощают   коротковолновые   световые   лучи   (голубые   и   зеленые)   и   повышают
таким образом чувствительность глаза к свету с большей длиной волны, т. е. к красному;
однако   это   явление   представляет   собой   лишь   побочный   результат   действия   фильтров.
Главное   преимущество,   которое   дают   эти   фильтры   состоит,   вероятно,   в   том,   что   они
уменьшают ослепительный блеск моря и действуют как внутренние защитные очки, облегчая
птицам отыскание пищи.

Напротив,   лягушки,   как   известно,   особенно   чувствительны   к   голубому   цвету.

Физиологический механизм, обеспечивающий такую специфическую чувствительность, —
прекрасный   пример   того,   как   органы   чувств   фильтруют   информацию,   поступающую   из
окружающей   среды;   они   сообщают   мозгу   только   минимум   необходимых   для   его
деятельности сведений и не перегружают его излишними данными. Если бы мы продолжили
аналогию между глазом и фотоаппаратом, это завело бы нас слишком далеко. Очень удобно

сравнить их оптические системы, сравнить диафрагму с радужкой и даже сопоставить зерно
фотографической   пленки   с   расположением   фоторецепторов;   однако   неверно   было   бы
предположить, что волокна зрительного нерва прямо передают в мозг полную картину того,
что   видит   глаз.   Совершенно   ясно,   что   это   невозможно.   В   сетчатке   содержится   больше
фоторецепторов,   чем   волокон   в   зрительном   нерве,   и   поэтому   в   ней   непременно   должен
происходить   предварительный   отбор   информации.   И   в   самом   деле,   изображение
анализируется в значительной степени уже в сетчатке, в результате чего в мозг передается
только самая важная информация. Эта информация кодируется в сетчатке, превращаясь в
серии нервных импульсов, и «расшифровывается», когда приходит в мозг. Эксперименты на
лягушках   с   использованием   микроэлектродов,   регистрирующих   нервные   импульсы,
приходящие в мозг, показали, что хотя лягушка и обладает хорошим цветовым зрением во
всем диапазоне цветов, особенно сильно она реагирует на голубой цвет. Как только в глаз
лягушки направляли голубой свет, электроды регистрировали вспышку нервных импульсов,
направляющихся в мозг. Конечно, эти результаты еще нельзя было считать доказательством
того,   что   лягушки   каким-то   образом   используют   такую   информацию;   необходимо   было
показать, что и в поведении лягушек проявляется предпочтение к голубому цвету. Это было
сделано следующим образом. Лягушек помещали в ящик с двумя окошками, позади которых
располагали   экраны   различного   цвета.   Животные,   подталкиваемые   порой   легким   уколом,
выпрыгивали через окошки; для доказательства, что лягушки предпочитают прыгать через
голубые   окошки,   следовало   лишь   подвергнуть   этому   испытанию   достаточное   количество
животных при различных сочетаниях цветных экранов.

Читателю, по-видимому, интересно, почему лягушка, будучи водным животным, так

чувствительна к голубому цвету, тогда как морские птицы относительно мало чувствительны
к нему. Эксперименты с цветными окошками показали, что голубой цвет является хорошим
ориентиром   для   лягушки,   тогда   как   зеленый   не   оказывает   на   нее   никакого   воздействия.
Попробуем   поставить   себя   на   место   лягушки,   которая   в  естественных   условиях   живет   в
густых зарослях по берегам озер или рек: все вокруг кажется зеленым, кроме воды, хорошо
отражающей голубой свет. Даже в пасмурный день, когда вода становится свинцово-серой,
озеро все же отражает голубой свет. Внезапно появляется враг, лягушке необходимо скрыться
от него — но куда? Очевидно, безопасное убежище находится в голубой воде, и именно туда
автоматически направляется лягушка.

Такого рода отбор информации, в результате которого животное реагирует только на

определенную часть окружающего его мира, часто приводит нас к заключению о полном
отсутствии разума у этого животного; однако все дело, вероятно, в том, что животное видит
иной мир, чем видим мы с вами. То, что сразу бросается в глаза нам, может быть невидимым
для  животного.  Лягушка,   окруженная   только  что   убитыми   насекомыми,   будет   голодать  и
может даже умереть от голода. Нам это кажется нелепым, поскольку, на наш взгляд, нет
почти никакой разницы между движущимся и неподвижным насекомым; однако этот опыт
показывает, что глаза лягушки обладают еще одним весьма совершенным механизмом отбора
информации,   позволяющим   сэкономить   некоторое   количество   нервных   волокон,
необходимых для передачи в мозг важных сведений.

Регистрируя с  помощью микроэлектродов  импульсы  в отдельных нервных волокнах

зрительного   нерва   лягушки,   удалось   показать,   что   ее   глаз   выделяет   четыре   основных
информационных признака предметов, которые она видит. Если перед лягушкой поместить
экран с маленьким черным кружком в центре, она не будет на него реагировать. Если же этот
кружок передвигать по экрану, то в нервном волокне будет регистрироваться целый поток
нервных импульсов. Ответную реакцию вызовет любая движущаяся модель, если она мала
по   величине   и   имеет   округлые   контуры.   Иными   словами,   очертания   модели   должны
приблизительно  соответствовать очертаниям  насекомого. Этот  физиологический механизм
получил   название  детектора   насекомых.    Информация,   поступающая   от   детектора
насекомых, уточняется детектором контура,  который состоит из рецепторов, реагирующих
на резкую границу света и тени в поле зрения лягушки.

Две другие системы нервных волокон играют меньшую роль. Одна из них реагирует на

движение объекта, т. е. на быстрый переход от света к темноте, другая — на затемнение всего
поля зрения, например когда на глаза падает тень. В сумме эти четыре системы нервных
волокон передают в мозг информацию о наиболее важных характеристиках объектов того
мира,   в   котором   живет   лягушка:   они   обнаруживают   маленькие   движущиеся   объекты   —
вероятную   добычу,   не   реагируя   при   этом   на   неживые   предметы;   однако   эти   системы
продолжают следить за жертвой, когда она перестает двигаться. Они сообщают лягушке о
приближении врага, когда на нее падает его тень.

Зрение помогает лягушке решать стоящие перед ней несложные задачи: находить пищу,

обнаруживать   врагов,   а   обнаружив   их   —   скрыться   в   каком-нибудь   убежище;   однако   все
остальное в окружающем мире может проходить стороной, не вызывая у лягушки никакого
интереса. Животные с более сложным поведением должны воспринимать из окружающего их
мира больше сведений, но и эти животные будут выбирать только то, что представляет для
них особый интерес: птенцы чаек клюют красный клюв своих родителей, да и мы сами, когда
пробираемся по людной улице, выделяем важные для нас объекты, например движущиеся
автомобили и пешеходов, с которыми можем столкнуться. В конечном счете во всем этом
есть глубокий смысл, над которым стоит задуматься. Лягушка реагирует лишь на малую
часть того мира, который ее окружает. Мы полагаем, что видим все вокруг нас, но весьма
вероятно,   что   при   этом   мы,   в   действительности,   не   замечаем   какую-то   часть   мира,
окружающего   нас,   и   эгоцентрически   отказываемся   допустить   возможность   ее
существования.

ГЛАВА 6

Зрение в ином свете

Глаза   насекомых   и   других   членистоногих   представляют   собой   сложные   органы,

состоящие   из   множества   одинаковых   элементов.   В   каждом   таком   элементе,   называемом
омматидием   (фиг.   20),   представлены   все   составные   части   глаза;   соседние   омматидии
отделены друг от друга слоем светонепроницаемого пигмента. Роговица представляет собой
прозрачный участок твердой кутикулы, покрывающей все тело насекомого. Под роговицей
расположен   хрусталик,   который   фокусирует   свет   на   ретинальных   клетках.   Эти
фоторецепторные клетки (обычно их бывает 7 или 8) связаны с мозгом при помощи нервных
волокон.   В   состав   каждой   такой   клетки   входит   рабдомер   —   палочкообразная   структура,
ориентированная   параллельно   длинной   оси   клетки   и   расположенная   на   той   ее   стороне,
которая обращена внутрь омматидия. Все вместе рабдомеры образуют единую структуру —
рабдом.    Рабдомеры   служат   как   бы   «световодами»,   по   которым   свет   от   хрусталика
распространяется по краям клеток ретинулы и вызывает в этих клетках фотохимическую
реакцию того же типа, что и в глазе человека.

Фиг. 20. Продольный и поперечный разрезы омматидия — элемента сложного глаза насекомых

А.   Продольный   разрез   омматидия.   Каждый   омматидий   отделен   от   соседних

омматидиев слоем пигмента 3. Роговица и хрусталик 2 фокусируют свет на рабдомерах 4,
по которым он распространяется к светочувствительным пигментам в клетках ретинулы
5.   Б.   Поперечное   сечение   омматидия   на   уровне   А   —   А,   иллюстрирующее   расположение
клеток ретинулы и рабдомеров. 

Всего   несколько   лет   назад   принципы   функционирования   сложного   глаза   казались

совсем   простыми,   но   впоследствии,   когда   были   разработаны   более   тонкие   методы
исследования (например, микроэлектродная техника), прежняя теория была опровергнута.
Хотя   в   настоящее   время   мы   располагаем   достаточно   обширными   сведениями   о   работе
отдельных частей глаза насекомого, законченное представление о его функционировании у
нас еще не сложилось. По классической теории, сложный глаз насекомого рассматривался
как пучок трубочек (омматидиев), каждая из которых заканчивается светочувствительным
элементом   —   ретинулой.   Считалось,   что   омматидий   пропускает   к   ретинуле   только   те
световые лучи, которые более или менее параллельны его оси (фиг. 21, А ), и, следовательно,
воспринимает лишь небольшую часть окружающего мира — ту часть, которая находится
прямо   перед   ним.   Полная   картина   этого   мира,   как   полагали   ученые,   создается   всем
комплексом   омматидиев   и   представляет   собой   мозаику,   состоящую   из   множества   точек
различной яркости, которая зависит от количества света, падающего на каждую ретинулу.
Такая   теория   четко   объясняла,   каким   образом   насекомые   обнаруживают   движущиеся
предметы. Если какой-то объект перемещается в поле зрения насекомого, он последовательно
стимулирует все новые и новые омматидии. Однако мозаичное изображение должно быть
очень грубым по сравнению с изображением, которое возникает в глазу человека. Другими
словами, глаз насекомого, по-видимому, характеризуется очень слабой остротой зрения, или
разрешающей способностью, которая в свою очередь зависит от числа омматидиев в глазу.
Число омматидиев в каждом глазу стрекозы, которая летает очень быстро и обычно охотится,
руководствуясь   зрением,   достигает   28   000.   Глаз   стрекозы   может   улавливать   малейшие
движения предметов на расстоянии 12 см, тогда как рабочий муравей с ничтожным числом
омматидиев вряд ли способен на большее, чем отличать свет от тьмы.

Фиг. 21. Схема, показывающая восприятие омматидиями световых лучей в соответствии с классической теорией зрения насекомых (А) и с

результатами электрофизиологичёских экспериментов (Б)

Согласно классической теории, каждый омматидий может улавливать только лучи,

параллельные его оси; острота зрения насекомого, по этой теории, определяется величиной
угла   между   осями   соседних   омматидиев.   Результаты   современных   исследований
показывают, что отдельный омматидий способен различать световые лучи, падающие на
него   под   разными   углами;   следовательно,   глаз   насекомого   обладает   большей   остротой
зрения, чем полагали раньше. 

Существование   мозаичного   изображения   впервые   убедительно   доказал   немецкий

ученый   Экснер,   который   сфотографировал   окно   сквозь   фасеточный   глаз   светляка,
помещенный на предметное стекло микроскопа. На фотографии было видно расплывчатое
изображение   оконного   переплета,   а   за   ним   —   неясные   очертания   собора.   Позднее
определили   остроту   зрения   сложного   глаза   насекомых.   Полученная   величина   давала
основание считать, что этот глаз способен различать два источника света лишь в том случае,
если идущие от них лучи попадают в два соседних омматидия. При этом полагали, что свет
проникает в омматидий только тогда, когда распространяется практически параллельно оси
омматидия.

К несчастью для классической теории мозаичного зрения, эти эксперименты показали,

что   ценность   метода   условных   рефлексов   при   исследовании   органов   чувств   весьма
ограниченна.   Позднее,   когда   была   разработана   методика   регистрации   с   помощью
микроэлектродов   нервных   импульсов,   возникающих   в   отдельных   омматидиях,
исследователям стало ясно, что омматидий представляет собой нечто более сложное, чем
простую трубочку. Электрофизиологические эксперименты показали, что «сектор обзора», в
пределах которого каждый омматидий чувствителен к световым лучам, составляет 20…30°, а
не   2…3°,   как   утверждала   классическая   теория   (фиг.   21,  Б  ).   В   то   же   время   омматидий
способен различать два луча, идущих под углом 1/3° друг к другу, тогда как из классической
теории следовало, что глаза насекомых способны различать два луча, если угол между ними
составляет не менее одного градуса, т. е. если каждый луч возбуждает отдельный омматидий.
Итак,   омматидий   получает   свет   от   большей   области   окружающего   пространства,   чем
предполагали раньше, а сложный глаз обладает большей остротой зрения. Это означает, что
каждый омматидий «видит» какое-то изображение, а не просто отличает свет от темноты.

Более   того,   поля   зрения   соседних   плотно   прилегающих   друг   к   другу   омматидиев

должны перекрываться. Таким образом, классическая теория оказывается несостоятельной;
новая же теория, которой предстоит занять ее место, пока что создается довольно медленно.
Отчасти   это   объясняется   тем,   что   создание   новых   методов   и   освоение   полученной   с   их
помощью   поистине   необозримой   информации   требует   много   времени.   Изучая   отдельные
аспекты функционирования сложного глаза, исследователи обнаруживают все новые тайны,

для исследования которых необходимы новые методы.

Более   тщательно   изучены   теперь   и   вспомогательные   структуры   сложного   глаза.

Каждый омматидий собирает информацию от сравнительно большого участка окружающей
среды,   и   отдельное   светящееся   пятно   воспринимается   сразу   несколькими   омматидиями.
Таким образом, информация, получаемая соседними омматидиями, в значительной степени
перекрывается.   Отсюда   следует,   что   клетки   ретинулы   получают   невероятно   сложную   и
запутанную информацию, которая должна быть рассортирована и закодирована в густой сети
нервных волокон,  расположенных  позади  ретинальных  клеток.  Именно  эту  нервную сеть
нужно   исследовать,  чтобы   разгадать   секреты   зрения   насекомых.  Весьма   возможно,   что  в
результате   таких   исследований   будет   обнаружен   некий   механизм,   сортирующий   и
кодирующий информацию, подобный механизму, который имеется в улитке уха человека, где
поступающая   в   кортиев   орган   сложная   совокупность   колебаний   преобразуется   в
закодированное сообщение, состоящее из нервных импульсов.

Между   тем   остается   открытым   вопрос:   почему   в   опытах   с   условными   рефлексами,

подтвердивших классическую теорию, были получены столь заниженные данные об остроте
зрения насекомых? Считалось, что насекомое может различать два источника света лишь в
том   случае,   если  угловое   расстояние   между   ними   не   меньше   1…2°,   тогда   как   позднее   с
помощью микроэлектродов было показано, что сложный глаз способен различить источники
света, расположенные в 10 раз ближе друг к другу. Таким образом, оптическая система и
нервные волокна сложного глаза имеют достаточно хорошую разрешающую способность, и
вполне   вероятно,   что   возможности   зрения   насекомых   ограничивает   центральная   нервная
система. Быть может, насекомые не могли различать два близко расположенных источника
света   по   той   же   самой   причине,   по   которой   лягушки   не   могли   увидеть   мертвых   мух:
изображение этих мух возникало на сетчатке, но лягушки не «приспособлены» к тому, чтобы
на   него   реагировать   (см.   гл.   5).   И   действительно,   поведение   некоторых   насекомых
свидетельствует о том, что они обладают исключительно высокой остротой зрения и могут
различать мельчайшие детали.

Существует несколько видов ос, которые в отличие от своих общественных собратьев

ведут  одиночный образ  жизни.  Эти  осы  —  отличные  охотники;  они  ловко  схватывают  и
жалят свою жертву, а затем складывают добычу в норках, чтобы обеспечить пищей молодое
поколение. Некоторые охотящиеся осы-одиночки ловят пауков и пронзают их жалом, прежде
чем   те   успеют   нанести   ответный   удар   своими   ядовитыми   «зубами»   —   хелицерами;   осы
другого вида нападают на пчел, возвращающихся в улей. Характерной особенностью всех
охотящихся   ос   является   то,   что   каждый   их   вид   нападает   на   каких-то   определенных
животных, инстинктивно предпочитая всем другим определенные виды пауков, мух, пчел,
жуков или каких-нибудь других мелких животных. Отсюда естественно вытекает вывод: раз
уж они нападают на насекомых только одного определенного вида, значит, они способны
распознать свою жертву.

Наблюдать за охотой ос очень легко. В Англии встречаются два вида так называемых

роющих ос, которые строят гнезда в песке. Одни из них — полевые бембексы — охотятся на
насекомых,   собирающихся   на   коровьем   помете,   а   другие   —   носатые   бембексы  (Bembex
rostratus)  — устраивают засады в соцветиях дикой моркови, купыря и других растений, над
которыми носятся тучи мух. Завидев свою жертву, оса подкрадывается к ней и затем, когда до
мухи остается всего лишь несколько сантиметров, бросается на нее. Поведение роющих ос
во время охоты было предметом очень многих тщательнейших наблюдений, и никто ни разу
не видел, чтобы осы пытались напасть на каких-либо других насекомых или приносили в
свои гнезда не мух, а насекомых другого вида. Естественно предположить, что осы должны
обладать   исключительно   хорошим   зрением;   однако   это   не   все.   Среди   мух,   часто
встречающихся на белых цветках дикой моркови и подобных ей растений, нередко можно
обнаружить   журчалок,   у   которых   такое   же   полосатое   брюшко,   как   у   пчел   и   ос.   Всегда
считалось, что такая окраска приносит этим безобидным мухам определенную пользу, так
как хищники принимают их за жалящих насекомых. Однако бембексы не дают сбить себя с

толку: они ловят журчалок и не трогают пчел и ос. Это еще раз свидетельствует о том, что
осы прекрасно «узнают» интересующие их объекты.

Все  эти наблюдения  над  роющими  осами  в  естественной  обстановке  подтверждают

результаты лабораторных исследований, показавших, что сложные глаза насекомых намного
чувствительнее,   чем   считалось   раньше.   К   сожалению,   пока   еще   невозможно   дать
исчерпывающее описание физиологического механизма функционирования сложного глаза.
Вероятно, пройдут годы, прежде чем долгий и кропотливый труд исследователей приведет к
созданию   новой   теории;   этой   последней,   по-видимому,   будет   недоставать   простоты
мозаичной   теории,   делавшей   сложный   глаз   столь   подходящим   объектом   для   популярных
лекций по биологии.

Не у всех насекомых такое же хорошее зрение, как у роющих ос или стрекоз. У многих

глаза состоят всего из нескольких омматидиев и могут лишь отличать свет от темноты или
воспринимать   простейшие   геометрические   формы;   в  качестве   примера   приведем   гусениц
бабочек-совок, обитающих на юге Англии и ведущих ночной образ жизни. Эти гусеницы
живут на деревьях, питаясь листвой дубов, яблонь или хвоей сосен. Иногда они падают с
веток и, если это случается, сразу же направляются к дереву и вновь взбираются вверх по его
стволу.   Не   торопитесь,   однако,   делать   поспешные   выводы   о   высоких   умственных
способностях этих гусениц, которые якобы знают, куда им следует ползти: если вы стоите
поблизости, наблюдая за ними, они с той же вероятностью устремятся к вашим ногам и
начнут   карабкаться   вверх.   Они   будут   взбираться   вверх   и   по   палке,   воткнутой   в   землю.
Возвращением   гусениц   к   пище   управляет   очень   простой   физиологический   механизм,
который при обычном течении событий является вполне адекватным. Каждый глаз гусеницы
представляет   собой   группу   из   6   отделенных   друг   от   друга   омматидиев,   называемых
стеммами.    Конечно, такие глаза не могут сформировать удовлетворительное изображение
окружающего гусеницу мира, однако они способны очень хорошо различать вертикальные
края предметов. Когда гусеница поворачивает голову из стороны в сторону, граница светлого
и   темного,   образуемая   вертикальным   краем   предмета,   перемещается   в   поле   зрения
стемматов,   стимулируя   их   один   за   другим.   Чем   шире   объект,   тем   большее   воздействие
оказывает   он   на   гусеницу;   поэтому   она   ползет   к   ближайшему   дереву,   а   не   растрачивает
попусту   свои   силы   на   то,   чтобы   добраться   до   более   отдаленного;   кроме   того,   она
предпочитает взбираться на толстые деревья, а не на тонкие палки.

Бабочка   колибри-бражник   также   реагирует   только   на   очень   простые   признаки

предметов. Осенью эти бабочки подыскивают подходящие щели, забираются в них и впадают
в спячку. Мы воспринимаем щель как некоторую трехмерную совокупность линий и теней, а
для бражника это просто темный объект, который кажется ему подходящим убежищем, если
его поперечник составляет примерно 5 см.

На этих двух примерах мы видим, какие простые и специфичные особенности мира

насекомых   определяют   их   поведение.   То   многообразие   зрительных   деталей,   которое
необходимо нам и доставляет нам удовольствие, оказывается ненужным и бесполезным для
насекомых,   так   же   как   и   для   лягушки   с   ее   «детектором   насекомых»,   поскольку   простая
нервная   система   этих   животных   оказалась   бы   перегруженной,   если   бы   не   отсеивались
излишние подробности.

До сих пор мы рассматривали лишь один аспект зрения насекомых: восприятие формы

предметов;   однако  уже  давно  известно,  что  некоторые  насекомые  различают  цвета  и  что
диапазон   воспринимаемых   ими   цветов   отличается   от   нашего.   Более   80   лет   назад   было
экспериментально   доказано,   что   насекомые   видят   ультрафиолетовый   свет,   который
совершенно   не   воспринимается   глазом   человека.   Проведенный   эксперимент   отличался
чрезвычайной   простотой:   на   площадку,   где   стояла   бутыль   с   сероуглеродом,   выпускали
муравьев одного из тех видов, которые предпочитают жить в темноте. Для нас сероуглерод —
светлая прозрачная жидкость, но поскольку он поглощает ультрафиолетовый свет, муравьям
он казался темным, и они собирались около бутыли. Мы не можем даже представить себе,
что это такое — видеть ультрафиолетовый свет; возможно, что весь мир окрашивается при

этом в темно-пурпурные тона. Однако не только эта особенность отличает цветовое зрение
насекомых   от   нашего.   Если   бы   мы   представили   себе,   как   выглядит   мир   насекомых,   нам
показалось бы, что тот, кто его раскрасил, взялся совершенно не за свое дело.

Видимый   насекомыми   спектр   цветов   был   определен   в   классических   экспериментах

Карла Фриша. Этот исследователь приобрел известность благодаря своим опытам на пчелах;
Фриш обнаружил, что возвращающиеся с нектаром пчелы сообщают своим соплеменницам о
направлении к источнику нектара и о расстоянии до него при помощи своеобразного танца на
сотах,  траектория которого напоминает  восьмерку. Опыты  по изучению цветового зрения
Фриш также проводил на пчелах. Он приучал их кормиться сахарным сиропом из чашечки,
поставленной   на   лист   синего   картона.   После   того   как   у   пчел   вырабатывался   условный
рефлекс, они прилетали на синий картон даже тогда, когда на нем не было сахарного сиропа.
Если вокруг синего листа картона раскладывали серые листы различных оттенков, пчелы все
равно продолжали садиться на синий лист; это доказывает, что они реагировали именно на
цвет,   а   не   просто   на   интенсивность   отражаемого  куском  картона   света.   Последовательно
приучая пчел реагировать на различно окрашенные листы картона, удалось обнаружить, что
пчелы   способны   различать   шесть   цветов:   ультрафиолетовый,   голубовато-зеленый,
фиолетовый, «пчелиный» пурпурный, желтый и синий. Эти шесть цветов составлены из трех
основных   цветов   —   ультрафиолетового,   желтого   и   синего.   На   фиг.   22   схематически
представлены видимые спектры пчелы и человека.

Фиг. 22. Круговые диаграммы цветового зрения пчелы и человека

Первичными цветами для пчелы являются ультрафиолетовый, желтый и голубой, а

для человека — сине-фиолетовый, красный и зеленый. Промежуточные цвета образуются
при   смешивании   двух   первичных.   Цифрами   обозначены   длины   волн   в   миллимикронах.   По
сравнению с человеком пчела может видеть цвета в более коротковолновой части спектра. 

Видимая   пчелами   часть   спектра   смещена   по   отношению   к   нашей   в   сторону   более

коротких волн. Они видят ультрафиолетовый свет, но не видят красный. Однако некоторые
насекомые,   особенно   жуки-светляки   и   дневные   бабочки   (например,   черепаховки),   видят
красный цвет, тогда как для других красный — то же самое, что и черный.

Видимую для насекомых часть спектра можно определить либо косвенным способом в

опытах   с   условными   рефлексами,   либо   непосредственно   —   измеряя   число   нервных
импульсов,   приходящих   от   клеток   ретинулы   глаза   в   ответ   на   освещение   его   лучами
различного цвета; в результате можно построить такие же диаграммы, как на фиг. 22. Однако
эти опыты вряд ли дают нам точное представление о том, как видят мир пчелы или бабочки.
Особенно   осторожно   нужно   относиться   к   результатам   экспериментов   с   условными
рефлексами. Капустница выбирает место для кладки яиц, «барабаня» передними ножками по
поверхности   зеленого   листа.   Если   предлагать   ей   разноцветные   листки   бумаги,   она   будет
барабанить   по   зеленому   или   голубовато-зеленому,   т. е.   по   листку,   окрашенному   под   цвет
листвы. Вместе с тем капустницы питаются нектаром цветков, и такие же движения, как на

цветках,   они   совершают   на   красных,   желтых,   синих   и   фиолетовых   листках   бумаги,   но
зеленый цвет или любые оттенки серого не вызывают у них никакой реакции. Отсюда ясно,
что,   используя   сахарный   сироп   в   качестве   подкрепления,   в   экспериментах   с   условными
рефлексами мы не получим адекватного представления о цветовом зрении капустницы.

Окраска цветков тесно связана с наличием у насекомых цветового зрения. Считается,

что окрашенные, выделяющие нектар цветки появились на земле примерно в то же время,
когда   появились   летающие   насекомые.   Насекомые   прилетают   за   нектаром   и,   переходя   с
цветка на цветок, переносят пыльцу. Окрашенные венчики возникли у цветков в процессе
эволюции потому, что они привлекают насекомых. Однако некоторых насекомых привлекает
цветочный аромат, а нередко именно слабо окрашенные цветки обладают если и не очень
приятным, то по крайней мере сильным запахом.

Решая вопрос о том, окрашен цветок или нет, нам следует помнить, что насекомые

иначе, чем мы, воспринимают его окраску, особенно если он отражает ультрафиолетовый
свет. Маки кажутся нам красными, но пчелы  не видят красного цвета; поэтому им маки
представляются   не   красными,   а,   если   можно   так   сказать,   «ультрафиолетовыми».   Белые
цветки   обычно   воспринимаются   пчелами   как   голубовато-зеленые,   поскольку   они   не
отражают   ультрафиолетовых   лучей,   а   те   цветы,   которые   кажутся   нам   синими   или
фиолетовыми, для пчел могут иметь различные оттенки — в зависимости от того, какое
количество ультрафиолетовых лучей они отражают.

Окраска   некоторых   цветков   не   только   привлекает   насекомых   своей   яркостью,   но   и

указывает им направление к расположенному в нижней части цветка нектарнику. Для этого
на лепестках имеются радиально расходящиеся линии, контрастные по отношению к общей
окраске   цветка;   той   же   цели   служит   расположенный   в   центре   цветка   узор   в   виде   так
называемого «бычьего глаза». Эти рисунки, известные как указатели меда, служат насекомым
ориентирами. Если учесть, что пчелы воспринимают окраску цветков не так, как мы, то мы
не   удивимся,   обнаружив   на   фотографиях,   сделанных   в   ультрафиолетовом   свете,   особые
узоры на цветках, кажущихся нам окрашенными однотонно. На фото XI,  A   показаны два
цветка   лапчатки,   которые   мы   воспринимаем   как   равномерно   желтые,   а   на   фото   XI,  Б
показаны   те   же   самые   цветки,   сфотографированные   в   ультрафиолетовом   свете,   с   ясно
различимым указателем меда в виде «бычьего глаза» в центре цветка.

ГЛАВА 7

Поиски дороги домой

Когда человек в первый раз отправился в море не на рыбную ловлю, а в длительное

путешествие,   он   держался   поближе   к   берегу.   Викинги   впервые   приплыли   в   Англию,
придерживаясь берегов Северного моря; лишь позднее, когда они приобрели необходимые
знания о движении солнца и звезд, они смогли пересечь Атлантику и колонизовать Исландию
и   Гренландию.   Эти   путешествия   были   великим   проявлением   искусства   сознательной
навигации,   однако   длительные   путешествия,   которые   совершают   некоторые   животные,
руководствуясь   только   инстинктом,   предполагают   едва   ли   не   большее   совершенство
навигационных способностей.

Навигация   включает   в   себя   как   бы   два   самостоятельных   процесса.   Первый   —   это

ориентация,   т. е.   определение   направления,   в   котором   следует   двигаться;   однако   знание
одного лишь направления вряд ли может помочь, если предварительно не определить свое
местонахождение   в   начале   пути.   Определение   исходного   местоположения   и   составляет
вторую весьма важную часть навигации. Ориентация осуществляется сравнительно просто.
Когда-то давно моряки ориентировались только по звездам, а позднее — с помощью компаса;
но если им не было известно точное местонахождение конечного пункта путешествия и того
места, откуда они отправлялись в путь, они не могли правильно выбрать курс. Не менее
важно определять местонахождение судна и во время плавания. Ветер и морские течения
относят судно в сторону, поэтому необходимо постоянно корректировать его курс.

Точное   определение   местоположения   судна   стало   возможным   позднее,   когда   были

изобретены два специальных прибора: секстант, которым измеряют угол между солнцем или
какой-либо звездой  и горизонтом, и хронометр, т. е.  точные часы. С помощью этих двух
устройств   можно   вычислить,   где   находится   судно,   пользуясь   таблицами,   в   которых
указывается угловая высота солнца и звезд в определенные моменты времени. Этот основной
метод до сих пор применяют штурманы — находятся ли они на борту грузового судна или на
борту космического корабля «Аполлон». В настоящее время появляется все больше данных,
свидетельствующих о том, что животные осуществляют навигацию таким же образом — будь
то   муравьи,   отыскивающие   дорогу   к   своему   муравейнику,   или   полярные   крачки,
путешествующие по всему свету — от озер острова Элсмир в полутора тысячах километров
от Северного полюса до антарктических паковых льдов.

Муравей,   который  отыскивает  дорогу   к  муравейнику,   осуществляет   не  навигацию  в

строгом смысле этого слова, а ориентацию. Он фиксирует в памяти положение муравейника
не в пространстве, а только по отношению к солнцу. Если муравей, который удаляется от
муравейника, видит солнце слева под прямым углом к направлению своего движения, то на
обратном пути он должен видеть солнце под таким же углом справа. Перенесем муравья,
спешащего домой, на 50 м вправо; он будет двигаться прежним курсом и закончит путь в
50 м справа от муравейника. Муравей слепо следует указаниям своего «компаса».

Способности многих животных к навигации были исследованы с помощью такого рода

перемещений.   Эти   эксперименты   в   значительной   степени   помогли   разобраться   в
сравнительно простой проблеме ориентации, однако куда сложнее выяснить, как животные
определяют   свое   местонахождение.   Предполагают,   что   в   мозгу   животных,   совершающих
миграции (например, перелетных птиц, которые из года в год возвращаются к местам своих
гнездовий), должен быть какой-то эквивалент секстанта, хронометра и таблиц.

Теории, объясняющие природу этих внутренних биологических механизмов, неизбежно

являются   приближенными.   Это   объясняется   трудностью   проведения   экспериментов,
поскольку   наблюдать   за   животными   и   изучать   их   поведение   во   время   длительных
путешествий необычайно сложно.

Каждый   из   нас   имеет   возможность   понаблюдать   в   саду   или   в   лесу   за   муравьем,

возвращающимся к своему муравейнику, но эксперименты удобнее проводить с пчелами. Их
легко обучить прилетать к плошке с сиропом, которую можно передвигать с места на место.
Можно   также   перемещать  и   улей;  таким   образом  ученые  получают   возможность  изучать
ориентацию пчелы в начале и в конце ее пути. Простые наблюдения показали, что насекомые
сохраняют направление своего движения с помощью своеобразного «солнечного компаса»;
удалось   также   выяснить   некоторые   особенности   работы   этого   компаса,   хотя   наше
представление о нем не может быть полным, пока мы не поймем до конца физиологические
механизмы функционирования сложного глаза насекомых.

В   предыдущей   главе   были   описаны   эксперименты   Фриша   по   изучению   цветового

зрения   насекомых.   Они   представляют   собой   лишь   небольшую   часть   его   обширнейших
исследований   поведения   пчел.   К   наиболее   замечательным   результатам,   полученным
Фришем, относится открытие им «языка» пчел. Фришу удалось выяснить, как пчелы находят
дорогу   домой   от   цветочных   плантаций,   где   они   питаются,   и   как   они   сообщают   своим
соплеменницам,   в   каком   направлении   и   на   каком   расстоянии   от   улья   находится   корм.
Удивительные особенности «виляющего танца» пчел, с помощью которого передаются эти
сведения, были описаны  неоднократно. Мы их опускаем, поскольку в данном случае нас
больше интересует то, как отдельная пчела отыскивает дорогу домой, а не то, каким образом
она общается со своими подругами. Отметим только, что возвратившаяся пчела танцует на
вертикально стоящих сотах, выписывая своим танцем фигуру в виде восьмерки, причем угол
между   поперечной   осью   восьмерки   и   вертикалью   указывает   направление   к   источнику
нектара но отношению к солнцу. В самом начале своих наблюдений Фриш обнаружил, что
исполнители   «виляющего   танца»   давали   неверную   информацию   и   оказывались
дезориентированными, когда все небо покрывалось облаками; однако стоило появиться хоть

крохотному кусочку голубого неба, и пчелы сразу же находили верный путь. Это наблюдение
помогло   понять,   какими   свойствами   обладает   «солнечный   маяк».   Пчелы   не   могли
использовать   прямой   солнечный   свет;   значит,   информация   должна   была   приходить   от
кусочка   голубого   неба.   Как   выяснилось,   пчелы   ориентируются,   руководствуясь
поляризованным светом.

Насколько нам известно, ни одно позвоночное не видит поляризованный свет. Таким

образом, пчела — это еще один пример животного, живущего в совершенно особом мире,
отличном   от   нашего:   ведь   пчела   располагает   информацией,   которой   мы   не   можем
воспользоваться. Поляризованный свет нельзя отнести к какой-то «разновидности» обычного
света, подобно ультрафиолету, который можно представить себе как свет, отличный по длине
волны («цвету») от всех тех, которые мы способны видеть. В пучке поляризованного света
световые   волны   расположены   особым   образом.   Обычно   световые   волны   изображают
схематически так, как на фиг. 4 изображены звуковые волны. Это очень упрощенная схема,
поскольку на ней представлены колебания, совершающиеся только в одной плоскости — в
плоскости рисунка; на самом деле в световом пучке волны совершают колебания во всех
плоскостях (фиг. 23). Поляризованный свет отличается от обычного света тем, что в нем
колебания совершаются лишь в одной плоскости, поэтому его вполне можно представить в
виде примитивной схемы, изображенной на фиг. 4. Представить себе явление поляризации
очень   просто:   вообразите,   будто   вы   стоите   на   морском   берегу,   а   волны   движутся   строго
перпендикулярно   к   линии   берега.   Эти   волны   можно   сравнить   со   световыми   волнами,
идущими   от   какого-то   расположенного   в   море   источника;   они   поляризованы,   поскольку
распространяются   только   в   горизонтальной   плоскости   вдоль   поверхности   моря.
Неполяризованный свет можно представить себе как множество волн, также идущих прямо к
вам, однако эти волны будут распространяться в различных плоскостях, наклоненных под
всевозможными углами к горизонтальной плоскости.

Фиг. 23

Неполяризованные световые волны (слева) совершают колебания под прямым углом к

направлению распространения света, причем эти колебания происходят во всех плоскостях
(как   в   плоскости   страницы,   так   и   в   любых   других),   проходящих   через   направление
распространения   света.   Поляризованные   световые   волны   (справа)   совершают   колебания
только в одной плоскости (на данном рисунке — в плоскости страницы) 

Свет   может   поляризоваться   в   результате   рассеяния   при   прохождении   через   слои

мельчайших   частиц;   когда,   например,   солнечный   свет   проходит   сквозь   атмосферу,   он
рассеивается   молекулами   различных   веществ,   находящихся   в   воздухе.   Направление
плоскости   поляризации   зависит   от   угла   падения   света   на   частицу,   поэтому   плоскость
поляризации света, приходящего от различных точек неба, зависит от положения этих точек
относительно   солнца.   Пчелы   видят   на   небе   характерный   узор,   обусловленный   этим
различием   углов   поляризации   света.   По   очень   небольшой   части   этого   узора,   которая
виднеется в разрывах облаков, они, вероятно, могут определить местоположение солнца и
проложить правильный курс домой или к цветочной клумбе.

Глаз пчелы обладает какими-то физиологическими механизмами, с помощью которых

она воспринимает положение плоскости  поляризации света.  Возможно,  каждый рабдомер
особенно чувствителен к свету, поляризованному в одной определенной плоскости; в этом
случае восемь рабдомеров одного омматидия могут реагировать на свет, поляризованный в

различных   плоскостях,   и   каждый   омматидий   может   воспринимать   общую   картину
поляризации солнечного света. Однако все это главным образом предположения, а полного
объяснения   нам,   видимо,   придется   ждать   до   тех   пор,   пока   электрофизиологи,   наконец,
выберут время, чтобы исследовать сложный глаз насекомых и его работу.

В настоящее время установлено, что некоторые насекомые, а также их «родственники»,

например   дафнии,   ориентируются   с   помощью   поляризованного   света.   Два   итальянских
ученых исследовали поведение рачков-бокоплавов. Этих маленьких, похожих на креветок
животных можно  обнаружить,  перевернув кучу  гниющих  на  морском  берегу  водорослей;
бокоплавы тотчас выпрыгивают из нее и спешат к воде. Когда песок высыхает, бокоплавы
перебираются   поближе   к   морю,   где   песок   более   влажный.   Казалось   бы,   чего   проще:
бокоплавы   движутся   в   сторону   большей   влажности   или   же   просто   видят   море   и
направляются к нему. Но когда бокоплавов перенесли из Римини в Гомбо, т. е. с восточного
побережья Италии на западное, и выпустили там на берегу, рачки устремились в сторону
суши.   Стало   быть,   бокоплавы   не   обращали   никакого   внимания   на   приходящую   от   моря
информацию,   а   руководствовались   указаниями   какого-то   «постоянного   маяка».   Этим
«постоянным   маяком»   оказалось   солнце;   более   подробные   исследования   показали,   что
бокоплавы могут ориентироваться с помощью поляризованного света.

Где бы ни были пойманы бокоплавы из района Римини, они всегда будут устремляться

на восток — в том направлении, где в обычных условиях по их «расчетам» находится море.
Если перенести бокоплавов в какое-нибудь другое место, то может оказаться, что на восток
от них будет находиться суша, и тогда движение на восток приведет их к гибели, однако
природа не учитывает таких непредвиденных обстоятельств, как эксперименты, проводимые
человеком. В районе Римини поведение бокоплавов строится по очень простой схеме, что
помогает   им   выжить   при   постоянно   меняющихся   внешних   условиях.   Так   же   ведут   себя
бокоплавы в Гомбо, Брайтоне и Майами, их солнечные компасы настроены в соответствии с
местными   условиями.   Как   мы   увидим   далее,   некоторые   животные,   у   которых   имеются
сходные  физиологические  механизмы  ориентации,  используют   в качестве  «маяка»  другие
характерные   особенности   внешней   среды.   Существуют   и   такие   животные,   которые,   если
сбить их с курса, могут скорректировать направление своего движения и найти верный путь к
дому. Это уже настоящая навигация.

Фиксированное   направление   движения   присуще   только   тем   животным,   у   которых

имеется   определенная,   не   меняющая   своего   положения   цель.   Для   бокоплавов   в   районе
Римини положение берега никогда не меняется, и движение в раз и навсегда установленном
направлении   непременно   приводит   их   в   безопасное   место.   Другим   животным,   напротив,
приходится отыскивать дорогу к убежищу, которое может находиться в любой стороне от
них.   Тут   не   поможет   фиксированный   курс   по   отношению   к   какому-то   ориентиру,   вроде
солнца;   необходимо   сначала   точно   определить   местоположение   убежища,   а   затем   уже
двигаться по направлению к нему.

В   болотистых   местах   живут   маленькие   жучки,   которые   не   имеют   общепринятого

названия; по-латыни их называют Stenus.  Если такого жучка бросить на середину лужи, он
немедленно помчится к берегу, в безопасное место. При этом  Stenus    использует один из
самых   удивительных   способов   передвижения:   он   движется   наподобие   игрушечной
камфарной   лодки.   Многие   насекомые   держатся   на   воде,   используя   ее   поверхностное
натяжение, а для Stenus  оно служит еще и движущей силой. Он выделяет жидкость, которая,
подобно камфаре, ослабляет поверхностное натяжение воды  позади него; в результате на
него   действует   сила,   движущая   его   вперед,   и   он   быстро   скользит   по   поверхности   лужи.
Возвращение   к   берегу   —   это   не   слепой   порыв   в   случайном   направлении.   Жучок
устремляется к ближайшему берегу, который он распознает по контрасту, поскольку темная
окраска берега четко выделяется на фоне яркого неба. Можно обмануть жучков, подвесив в
воде квадратный кусок черной доски. Жучки будут направляться не к берегу, а к этой доске,
так как ее верхний край образует четкую границу между светом и темнотой.

Только что вылупившиеся из яиц маленькие черепашки также устремляются к наиболее

яркому   участку   небосвода,   с   какой   бы   стороны   он   ни   находился.   Как   и   бокоплавам,   им
необходимо отыскать дорогу к морю. Самки черепах откладывают яйца в песок гораздо выше
максимального   уровня   прилива,   и   поэтому   только   что   появившимся   на   свет   черепашкам
приходится отыскивать дорогу к воде. На первый взгляд кажется, что это очень просто, но
перед черепашками, как и перед бокоплавами, встают свои проблемы. С уровня черепашьего
глаза море может быть и не видно, берег может подниматься вверх и только потом отлого
спускаться к воде, и тем не менее маленькие черепашки, выбравшись из своих песчаных
гнезд, безошибочно устремляются к морю и, если понадобится, преодолевают даже такие
препятствия, как стволы упавших деревьев. Маленьким черепашкам необходимо спешить,
так как их подстерегает множество врагов; кроме того, если они не сумеют быстро добраться
до воды, то палящие лучи тропического солнца высушат их и они погибнут.

Эксперименты   с   перемещением   черепашек   дали   совершенно   иные   результаты,   чем

опыты с итальянскими рачками-бокоплавами. Откуда бы ни брали черепашек, они всегда
направлялись   к   берегу   и   далее   —   в   море.   Оставалось   предположить,   что   черепашки
ориентируются   не   по   какому-то   постоянному   маяку,   например   по   солнцу,   а   используют
информацию, поступающую от моря. Обнаружив это, исследователи провели с черепашками
разнообразные опыты: надевали на них цветные очки или ставили на пути к воде различные
препятствия.   В   результате   удалось   установить,   что   вылупившиеся   из   яиц   черепашки
направляются в сторону самой яркой части горизонта. Пусть небо покрыто облаками, пусть
на пути к морю лежат песчаные дюны или упавшие деревья — все равно горизонт над морем
значительно   светлее,   чем   в   других   местах.   Более   того,   в   данном   случае   ориентация
черепашки   осуществляется   по   типу   таксиса   (см.   стр.   17):   она   сравнивает   интенсивности
света, попадающего в оба ее глаза, и изменяет направление движения до тех пор, пока эти
интенсивности не станут одинаковыми; в этот момент голова черепашки смотрит в сторону
самой яркой части горизонта и, следовательно, берег моря находится прямо впереди нее.
Этим можно объяснить, почему черепашки не направляются в сторону луны, когда она стоит
над   материком   у   самого   горизонта.   Какой   бы   яркой   ни   была   луна,   она   дает   всего   лишь
слабый свет по сравнению со свечением открытого горизонта. Однако иногда черепашки
направляются в сторону суши. Обычно это случается в пасмурную погоду, когда в стороне
суши   сквозь   разрывы   плотных   облаков   виднеется   небо,   в   результате   чего   черепашки
дезориентируются;   но   уже   самый   этот   факт   доказывает,   что   при   выборе   пути   они
руководствуются яркостью неба.

Путь к морю составляет лишь малую часть путешествия черепашек. Добравшись до

воды, они отправляются к своим подводным «пастбищам», находящимся иногда за тысячи
километров.   Впоследствии   они   вернутся   на   этот   берег,   чтобы   продолжить   свой   род,   и   в
течение своей жизни еще много раз будут возвращаться на то же самое место. Это не просто
ориентация, а подлинная навигация, поскольку черепахам необходимо точно знать, в какой
именно точке широко раскинувшихся «пастбищ» они находятся, чтобы суметь проложить
курс к родным берегам; кроме того, дорогой им нужно учитывать наличие течений, которые
относят их в сторону. Обычно считается, что при этом черепахи ориентируются по солнцу.
Однако теперь, когда мы переходим к рассмотрению навигации у животных, оставим черепах
и обратимся к птицам, миграции которых изучены куда более тщательно.

Дважды   мне   приносили   кукушат,   считая,   что   их   покинули   приемные   родители.

Вероятнее всего, приемные родители просто улетали за кормом для прожорливых птенцов,
однако мне ничего не оставалось делать, как брать птенцов и выкармливать их дома. Кукушат
держали в комнатных авиариях и кормили из рук, но, когда наступало время перелета, они
проявляли сильнейшее беспокойство и по многу раз бросались на южную стенку авиария, а
если их выпускали — улетали по направлению к югу. Очевидно, их влекло неудержимое
стремление улететь и они инстинктивно знали, в какую сторону им следует направиться.
Результаты остроумных экспериментов, в которых с помощью зеркал изменяли направление
солнечных   лучей,   показали,   что   птицы   ориентируются   по   солнцу.   Птицу   помещали   в
круглую   клетку   с   окошками.   К   окошкам   прикрепляли   зеркала,   поворот   которых   менял

направление солнечных лучей, так что птице казалось, будто солнце светит с другой стороны.
При   каждом   повороте   зеркал   птица   поворачивалась   в   клетке   в   соответствии   с
местонахождением мнимого «солнца» 

2

. Счастливая случайность помогла однажды получить

точное   доказательство   способности   птиц   ориентироваться   по   солнцу.   Дж.   Мэттьюз,
авторитетный   специалист   по   вопросам   навигации   у   птиц,   проводил   эксперименты   с
кряквами. Обычно кряквы, выпущенные на волю, направлялись на северо-запад, но на этот
раз их выпустили вскоре после того, как на юго-западе село солнце. Когда кряквы поднялись
в   воздух,   на   северо-западе   в   разрыве   облаков   показался   красный   отблеск   заката.   Утки
приняли его за заходящее солнце и вместо северо-запада полетели на северо-восток. Такие
ситуации, должно быть, встречаются редко, однако известны случаи, когда птиц сбивало с
курса розовое зарево над далекими городами.

Подобно   рачкам-бокоплавам,   кряквы   всегда   летят   в   одном   и   том   же   направлении

независимо от того, в каком месте их выпустили. Такая простая ориентация играет важную
роль в жизни животных. Во время антарктической весны, когда земля тем не менее покрыта
снегом, а море промерзло на глубину около метра, иногда можно увидеть маленькие черные
пятнышки,   медленно   скользящие   по   льду.   Приближаясь,   они   приобретают   все   более
определенную форму. Это пингвины, которые возвращаются к местам своих гнездовий после
зимней кормежки у кромки пакового льда. Каждый год пингвины группами возвращаются к
традиционным   местам   своих   гнездовий,   причем   каждый   пингвин   возвращается   к   тому
гнезду, которое он занимал год назад. За время короткого лета, когда подрастают птенцы,
взрослые птицы несколько раз совершают походы к морю за пищей для своего потомства, а
позднее откочевывают туда на всю зиму.

Пингвины,   по-видимому,   должны   обладать   хорошо   развитой   способностью   к

ориентации и навигации, кроме того, их легче исследовать, чем крякв. Не имея крыльев, они
лишь вперевалку бродят по снегу и льду со скоростью 6…8 км/ч. Их иссиня-черные спины
хорошо выделяются на фоне ослепительно белого снега, а оставленные ими следы легко
различимы. Все это делает их удобным объектом для исследования. Именно поэтому Дж.
Эмлен и Р. Пенну посетили американские антарктические станции, где они могли ловить
пингвинов на местах их гнездовий и затем выпускать их в бескрайних снежных просторах,
не имеющих никаких особых примет. Каждый пингвин, которого выпускали в незнакомом
месте, сначала оглядывался по сторонам, затем отправлялся в путь по снежной равнине. Его
маршрут через определенные промежутки времени наносили на карту, пока он окончательно
не исчезал за горизонтом. Когда было видно солнце, пингвин шел прямо, но если набегали
облака, он сразу оказывался в большом затруднении и начинал бесцельно бродить в разных
направлениях.   Как   только   небо   прояснялось,   пингвин   тотчас   же   возвращался   к
первоначальному курсу. В этих экспериментах было сделано очень важное наблюдение: все
исследованные   пингвины   направлялись   на   север-северо-восток   по   отношению   к   линии,
проведенной   с   севера   на   юг   через   место   их   гнездовья.   (Следует   напомнить,   что   вблизи
Южного полюса направление на север-северо-восток изменяется по мере движения вокруг
полюса, поскольку, куда бы ни направиться от Южного полюса, путь всегда будет идти прямо
на   север.)   Пингвинов   группами   выпускали   в   пяти   районах   Антарктики,   в   том   числе   на
Южном   полюсе   и  среди   паковых   льдов   за   много   километров  от   земли.   Во  всех   случаях
пингвины отправлялись в путь в одном и том же направлении, которое никогда не могло
привести их домой.

Выбор   такого,   казалось   бы,   бессмысленного   направления   объясняется   теми   же

причинами, которые заставляют находящихся в неволе перелетных птиц поворачиваться в ту
сторону, куда они полетели бы, если бы их выпустили на свободу. Пингвины отправляются в
путь   в   том   же   направлении,   в   котором   они   обычно   совершают   свои   зимние   походы   к
расположенному на севере морю. В Антарктике любое путешествие на север приводит к

2  Эти эксперименты, проведенные  Густавом Крамером,  более  подробно описаны в  книге  Д.  Гриффина

«Перелеты птиц», изд-во «Мир», М., 1966, стр. 117–120. — Прим. перев.