1.0 — создание файла — Tekel.
Безвозвратно миновали те времена, когда проповедники религии, используя прямое насилие, могли преграждать путь научным исследованиям и мешать распространению научных идей, если эти идеи противоречили религиозным догмам.
В наших условиях прямое отрицание науки и открытое преследование ученых не дало бы нужных церковникам результатов. Это вынуждает их менять тактику.
Усилия многих богословов направлены сейчас на то, чтобы любыми средствами «доказать» совместимость науки и религии, чтобы как-то преодолеть те трудности для современной веры, которые возникают в процессе научного познания.
Вот они и стараются так или иначе приспособить религиозное мировоззрение к науке или же, наоборот, использовать науку в своих интересах, дать какое-то «научное» обоснование религиозным догмам.
Но как бы ни приспосабливались проповедники религии к новым условиям, огромные достижения естествознания лишний раз свидетельствуют о полной несовместимости знания и веры. Опираясь на огромный фактический материал и опытное исследование жизненных процессов, ученые пришли к выводу, что в основе жизни лежат материальные явления. Следовательно произошла жизнь вследствие естественных, а отнюдь не сверхъестественных процессов.
В основу книг, призванных вести антирелигиозную пропаганду, должно быть положено популярное разъяснение наиболее важных явлений в жизни природы, достижений биологии, физики, астрономии, физиологии, кибернетики, геологии и др. наук, подтверждающих правильность материалистических взглядов на развитие природы и общества и разоблачающих религиозные мифы.
Брошюра И. Акимушкина открывает новую серию «Естествознание и религия». В ней автор рассказывает о развитии жизни на Земле, о загадках природы, которым биология сейчас дает научное объяснение.
Брошюра содержит очень много фактов и наблюдений, с которыми массовый читатель не знаком, но которые дадут ему научно обоснованный ответ на ряд недоуменных вопросов, связанных с жизнью на Земле.
Всякое разъяснение такого рода вопросов является полезным с точки зрения научно-атеистической пропаганды. Это, по моему, хорошо понимает сам автор, и то, что он подчеркивает атеистическое значение своей работы, вполне обосновано.
И. Акимушкин написал интересную научно-художественную книжку. Написана она увлекательно и безусловно заинтересует широкие круги читателей.
Открытие «шестого чувства» — одно из величайших достижений биологии последних лет. Давно уже волнует людей необъяснимая «интуиция» животных, их «сверхъестественное» (как многим казалось) чутье, помогающее безошибочно находить дорогу к гнездам, умение видеть невидимое, слышать неслышное.
Науке принадлежало решающее слово, но она долго не могла произнести его. И тайна оставалась тайной.
Тогда, как всегда в таких случаях, заговорило суеверие. Много нелепых домыслов породило это неведомое, необъяснимое и непонятное «шестое чувство», как принято было называть неразгаданные еще способности животных безошибочно ориентироваться в окружающем их мире вещей.
Исследование «шестого чувства», или, вернее, «шестых чувств», охватывает широкий круг навигационных проблем — от простейших химических реакций до таких сложнейших средств, как природные сонары, эхолокаторы, радиолокаторы, поляроиды, «физиологические часы», солнечные компасы и замысловатые «хореографические» методы передачи информации, открытые у пчел.
Лет пятнадцать назад одно лишь предположение о том, что такое возможно, посчитали бы пустой фантазией.
А между тем «такое» действительно возможно, оно существует. Оно доказано. От летучих мышей к рыбам, от рыб к китам, насекомым, птицам, крысам, обезьянам, змеям переходили экспериментаторы со своими исследовательскими приборами, всюду обнаруживая присутствие удивительных, неведомых прежде органов чувств.
Поиск направления с помощью химического чувства, пожалуй, самое простейшее из средств ориентации, открытых в природе.
С него мы и начнем.
Если зачерпнуть со дна реки вместе с водорослями и тиной немного воды, то иногда среди ручейников, поденок, личинок стрекозы и других обитателей этих подводных дебрей можно увидеть и маленького плоского червя с головой, похожей на ромбик. Это планария.
Планария медленно скользит по дну. Путь ее прямолинеен. Вдруг струи воды донесли до нее запах пищи. Планария покачала головой, словно усомнилась в реальности известия, и ползет дальше, подбираясь все ближе и ближе к лакомому кусочку. Если пища справа и она туда повернула голову, то обонятельные нервы червя получают более сильное раздражение, чем когда голова отклоняется в обратную сторону. Червь поворачивает туда, где вода более насыщена, так сказать, запахом.
Опять качает головой — берет новую пробу воды и еще чуть поворачивает в сторону более сильного запаха. И так, пока не попадет в нужную точку.
Так же выслеживают «дичь» и некоторые морские улитки с той, правда, разницей, что из стороны в сторону поворачивают они не голову, а сифон. Это такая трубка, которой улитки затягивают в себя воду, а уже обонятельные органы улитки определяют, в какой порции воды больше соблазнительных для вкуса моллюска веществ и куда, следовательно, надо ползти.
Конечно, у планарии и у улиток химическая ориентировка очень примитивна. Более сложная она у пчел и муравьев.
В жизни улья запахи играют очень важную роль. Они дают дополнительные разъяснения к танцам, о чем расскажем позднее.
Но мало этого: пчелы с помощью запаха намечают даже маршрутные трассы в воздухе! И вот каким образом. На конце брюшка у каждой пчелы есть небольшой «карманчик». В нем помещаются пахучие железы. Обычно карман закрыт, и запах, как злой джин в бутылке, прочно закупорен. Но, подлетая к богатым нектаром цветам, пчелы открывают свои карманы, и за ними тянется теперь пахучая дорожка. Она как бы говорит другим пчелам из улья: «Идите сюда, тропой этого запаха!»
Муравьи тоже метят трассы. И в их богатой скитаниями жизни это одна из главных примет, по которым они находят дорогу домой.
Подобно мальчику-с-пальчику из сказки муравьи отмечают свой путь, но не белыми камешками, а капельками пахучей жидкости.
Эта жидкость — не обычная их кислота, как о том иногда пишут, а особое вещество. И выделяет его не ядовитая железа, а другая. Она тоже на конце брюшка, но чуть повыше ядовитой.
Муравей то и дело прижимается брюшком к земле и оставляет на ней свой запах. Другие муравьи, когда спешат за ним, не всегда бегут точно по намеченной дороге. Иногда они, как и хорошие гончие, идут по следу стороной, сбоку от него, потому что запах достаточно силен. Когда же они теряют следы, то кругами, опять, как и гончие, вновь находят трассу и прямиком спешат по ней.
Протяженностью муравьиные трассы бывают до нескольких метров.
Простым опытом можно доказать, что муравьи действительно метят трассы.
Возьмите лист бумаги и положите на пути муравья, возвращающегося домой с известием о богатой находке. Когда он проползает по нему, пометьте его путь легким штрихом карандаша и поверните бумагу на небольшой угол. Муравьи, вызванные из гнезда разведчиком, добегут по трассе до края бумаги, упрутся в то место, где раньше трасса с земли переходила на лист — но тут обрыв! Дальше нет меченой тропы. Муравьи начнут суетиться у разрыва, искать дорогу и, когда найдут ее в стороне, снова побегут по прямой. Вы увидите, что путь их будет совпадать с отмеченной карандашом линией.
Посадите в небольшой шприц много муравьев и после того как они наполнят его запахом своих опознавательных желез, «выдавливая» этот запах через иглу, нарисуйте на земле узоры — искусственные трассы. Муравьи побегут по этим фальшивым дорогам еще азартнее, чем по тропе разведчика, потому что пахнут они сильнее.
Трассы, которыми муравьи постоянно пользуются, превращаются в своего рода столбовые дороги. Они расходятся во все стороны от муравейников, и на них даже простым глазом можно иногда увидеть капельки оставленных муравьями меток. Непрерывный поток шестиногих пешеходов бежит по этим хорошо утоптанным «шоссе». Там, где магистрали разрушают стихийные бедствия (или ботинок человека), создаются заторы, как на улицах в часы «пик». Но они вскоре устраняются муравьями, и новые их колонны спешат через наведенные «саперами» мосты в разрывах.
Антенны очень подвижны, муравей без конца ощупывает и обнюхивает ими все предметы вокруг и всех встреченных животных. Поскольку впечатления о форме и запахе встречающегося предмета муравей получает одновременно, ему трудно, наверное, разделить эти два представления, т. е. запах и форму, и они сливаются в его ощущениях в одно комплексное чувство.
Запах меток муравьи распознают, ощупывая и обнюхивая их своими усиками-антеннами.
Усики не зря называют антеннами. Они воспринимают из внешнего мира и сообщают мозгу муравья основные сведения об окружающем его пространстве. На их кончиках расположены многочисленные рецепторы (приемники) самых важных для муравья органов чувств — обоняния и осязания. У лесного муравья на каждой антенне можно насчитать, если набраться терпения, 211 обонятельных бугорков и 1720 осязательных щетинок. А у слепых от рождения разновидностей муравьев их, еще больше.
Иначе говоря, муравей, по-видимому, воспринимает мир вещей в таких необычных для нас представлениях, как шершавый или гладкий запах, мягкий или твердый. Исследователи даже подозревают, что муравьи распознают еще и форму запаха! Вернее, форму вещества, его распространяющего. Нам трудно это представить, ведь наше обоняние очень несовершенно. Основные впечатления о мире вещей мы получаем с помощью других органов — глаз и ушей. Но ведь и мы различаем цвет и форму предмета одновременно. Эта наша способность совершенно недоступна очень многим животным, лишенных цветового зрения. Для них красные и синие предметы выглядят одинаково.
Так и муравей, обнюхивая с разных сторон своими усиками распространяющее запах вещество, может узнать, по-видимому, где у пахучей капли более узкий, а где более широкий конец, если даже вещество это невидимо и на ощупь его концы неразличимы: если оно, например, жидкое или очень вязкое.
Впервые идея об объемном обонянии муравьев пришла в голову известному швейцарскому энтомологу Августу Форелю.
Он задумался над тем, как муравьи-фуражиры узнают, какой конец трассы ведет к муравейнику, а который от него, к найденной в чаще трав пище. Почему с ношей они всегда бегут в гнездо и никогда не путают направления?
Форель рассуждал так: метка, которую муравей оставляет на тропе, сзади всегда шире, а спереди уже, как мазок краски, нанесенный кисточкой на полотно, или, например, паста, выдавленная из тюбика. Муравей ведь «выдавливает» капли пахучей жидкости из брюшка, которое в этом случае действует, как тюбик.
Недавно сделанные фотографии показали, что и в самом деле муравьиные метки всегда заострены спереди и, как стрелы указателей, направлены в сторону движения.
Возможно, муравей как-то угадывает форму меток и поэтому всегда знает, где начало и где конец его пути.
Однако теория эта имеет одно очень слабое место. Дело в том, что муравьи метят трассу не только, когда бегут за добычей, но и когда возвращаются с ней домой. Значит, более или менее исхоженная муравьиная тропа усеяна стрелами, указывающими в оба противоположных конца, а муравьи тем не менее отлично разбираются, в какой стороне их дом.
По той же причине была отвергнута и другая гипотеза, предполагавшая, что муравьи, идущие по следу, узнают о его направлении по возрастанию интенсивности запаха. Интенсивность падает, когда они бегут в обратную сторону.
Едва ли муравьи различают отпечатки своих следов — некоторые и такое допускают. Смешно, конечно, говорить всерьез об отпечатках муравьиных «ступней». Да и отпечатки, если они остаются на травах и комьях земли, тоже направлены в разные стороны.
И все-таки муравьиная тропа носит явные следы поляризации: оба ее направления для муравьев не равнозначны.
Убедиться в этом можно на таком простом опыте. Расстелим около гнезда листы бумаги. Когда муравьи проложат по ним свои трассы, повернем один средний лист на 180°. И хотя трасса не будет прервана, муравьи, дойдя до переложенного листа, не побегут дальше. Ведь на нем теперь метки направлены «стрелами» в обратную сторону. Муравьи в растерянности начнут рыскать вокруг и, если найдут неперевернутый лист за листом перевернутым, побегут снова, как по ниточке, уже без колебаний.
Что же произошло, какие указатели мы нарушили?
Положение солнца в небе от поворота листа, конечно, не изменилось, если допустить, что дополнительные коррективы в ориентацию по запахам вносит солнечный компас (о нем речь пойдет дальше).
О природе этих указателей мы по существу ничего еще не знаем. Возможно, что они и в самом деле имеют отношение к химии или к физике (если будет принята волновая теория запаха). В пользу этого говорит такой, например, эксперимент. Один исследователь наблюдал за возвращением муравьев в гнездо и заметил, что почти все они, повернув к дому, обязательно проходят через одну определенную точку в окрестностях гнезда. Пройдут ее — и безошибочно уже бегут к входу в гнездо.
Муравьи же, которые пробежали мимо этой точки, долго блуждают в поисках дома и находят его лишь случайно.
Может быть, загадочный пункт на муравьиных путях действует как «сигнальный пост», указывающий направление к дому?
Экспериментатор стал наблюдать за слепыми муравьями и не заметил в их отношении к «сигнальному посту» никакой разницы по сравнению со зрячими муравьями. Значит, решил он, указатель этот не зримый, а обоняемый. И запах его каким-то образом указывает муравьям направление!
Чтобы решить, в чем тут в действительности дело, биологам придется еще, как видно, основательно поработать.
Мнемозина — богиня памяти в греческом пантеоне. Утверждают, что она была матерью всех муз, то есть, говоря не иносказательно, всех искусств. Значит, и к искусству ориентироваться Мнемозина имеет определенное отношение.
Память тоже служит путеводной нитью для тех, кто ищет дорогу домой. Птицы, возвращающиеся из года в год к одним и тем же гнездовьям, находят их по памяти. Общее направление с севера на юг и обратно в родные края им указывает совсем особое чувство, о котором речь пойдет дальше. Но, попадая в знакомые места, они обращаются за помощью к Мнемозине. И никогда она им не отказывает. Соловей, вернувшись из Африки, отыскивает в бескрайних наших лесах куст черемухи, на котором он прошлой весной пел серенады своей подруге.
Мы знаем и таких насекомых, которые откуда бы и куда не летели, всегда доверяют только памяти.
Речь идет об осах-наездниках, которые не живут, по обычаям других ос, большими сообществами. В одиночестве, один на один, ведут они борьбу с превратностями судьбы.
Многие наездники роют норки в земле. Затем летят за добычей. Ловят гусениц, мух, пауков, а иные даже и пчел. Парализуют свою жертву уколом длинной «шпаги», которой природа наделила наездников, точно в нервный центр, и несут в норку. Здесь откладывают на добычу, погруженную в летаргический сон, одно или несколько яичек. Добыча эта хорошо законсервирована, а потому не портится.
Некоторые осы-наездники, после того как сделают запасы, закапывают норку и больше к ней не возвращаются. Пищи, которую они в нее натаскали, хватит на пропитание личинок до их превращения в куколок. Другие же снова и снова возвращаются к норкам и подкармливают личинок свежими мухами.
Первым нужно помнить дорогу к норке недолго. За восемь-десять вылетов на охоту они наполняют «законсервированной» провизией все свои кладовые.
Вторые все время, пока личинки растут и развиваются, должны не забывать о месте их нахождения.
Есть и такие наездники, которые выкармливают потомство сразу в нескольких норках, вырытых далеко друг от друга.
Норки невелики и едва заметны, а некоторые осы, улетая за добычей, прикрывают вход в них камешками и песчинками. И улетают далеко — за десятки и сотни метров. Исключительная память этих насекомых представляет, как видно, редчайший феномен.
Пчелиным волком назвали осу-наездника. Наездник роет норки на песчаных пустошах, на дюнах под соснами, на обочинах пыльных дорог.
Вот норка готова — волк полетел за добычей. Он знает, где пчелы собирают мед. Летит туда. Настигает пчелу и несет жертву к своей норке. Но тут ждет его некоторая перемена декораций. Пока он рыл норку, мы окружили его кольцом из сосновых шишек. Простых сосновых шишек, которых много валяется вокруг. А когда он охотился на пчел, перенесли эти шишки немножко в сторону. И расставили тоже кольцом, но так, что норка оказалась за пределами кольца.
Волк без колебаний опускается с пчелой внутрь кольца: ведь он, улетая за добычей, запомнил, что норка окружена шишками. Пчелу положил, а сам ищет гнездо. Долго ищет, внутри кольца, не выбегает из него.
Передвинем шишки на новое место, и он полетит за ними и сядет в центре, лишь только мы уберем руки. Передвинем еще, опять повторится то же.
Опыт этот доказывает, что оса находит норку, запоминая расположение разных предметов вокруг нее.
Именно расположение предметов, а не сами предметы. Если шишки заменить кусками подходящего по цвету дерева, а сами шишки сложить невдалеке в кучу, она полетит не к шишкам, а в кольцо из щепок.
Если же расположить шишки в форме Большой Медведицы, оса полетит в ту часть «созвездия», которая напоминает ковш, ведь ковш хоть отдаленно, но похож на кольцо, а «ручку» оставит без внимания.
Теперь еще вопрос, — когда оса запоминает ориентиры: с земли, пока роет норку, или с воздуха, когда летит за добычей?
Прежде чем улететь, многие наездники минуту или две обычно кружатся над гнездом. Можно подумать, что, облетая окрестности, они запоминают их. Но следующий эксперимент убеждает нас в том, что основные представления об ориентирах оса получает все-таки с земли.
Если поставить перед норкой два деревянных прямоугольных бруска одинаковой формы и размера, но один на расстоянии вдвое большем, чем первый, то оса будет ориентироваться в основном по ближайшему к норке. Заменим дальний брус новым. Он во всем похож на прежний, стоит на его же месте, только вдвое выше его. Оса, ориентируясь, ни одному из этих брусьев не отдаст явного предпочтения.
Происходит это потому, что вершины обоих брусков, — и дальнего и ближнего — оса видит с земли под одним и тем же углом зрения, и поэтому ей кажется, что отдаленный ориентир расположен так же близко к норе, как и ближайший, вдвое меньший его.
Из-за оптического обмана она не замечает между деревяшками никакой разницы.
Это — если смотреть на них с земли. При обозрении с воздуха разница между брусьями видна сразу.
Итак, ближайшие к норке приметы оса запоминает, когда роет норку. Но зачем ей нужен в таком случае ориентировочный осмотр местности с воздуха перед полетом на охоту?
Нужен он ей для того, чтобы изучить более удаленные окрестности, наметить, так сказать, основные вехи на пути к гнезду. Ведь мелкие предметы у норки издали не заметны. Поэтому дорогу обратно трудно будет найти без более крупных и удаленных указателей.
Обращают внимание осы в первую очередь на деревья. Они предпочитают улетать на охоту вдоль какой-нибудь хорошо заметной издали аллеи или естественной гряды деревьев, чтобы, следуя вдоль нее обратно, легче найти свой дом.
Для некоторых ос проблема ориентировки осложняется тем, что, убивая слишком крупную добычу, они не могут поднять ее и волокут по земле. Дорогу запоминают с воздуха, а возвращаются домой по земле! Задача нелегкая, но оса с ней превосходно справляется. Она тащит тяжелую гусеницу так уверенно и дорогой столь прямой, что сразу видно — отлично знает маршрут. Иногда, впрочем, у нее возникают «сомнения», и тогда оса бросает тяжелую ношу и, трепеща крыльями, лезет на дерево, чтобы взглянуть на местность с высоты птичьего полета. Осмотрится, спускается вниз, хватает гусеницу и тащит дальше.
Можете не сомневаться: детишки ее голодать не будут, оса обязательно найдет дорогу домой.
Люди давно знакомы с пчелами. Еще троглодиты скрашивали несладкую жизнь свою медом диких пчел. Но многие тайны этих удивительных насекомых не были нам ведомы до самых последних дней.
Тем, что мы знаем теперь о вкусах и чувствах пчел, о методах их навигации и средствах общения друг с другом, о хореографическом языке маленьких граждан большой общины, мы обязаны трудолюбию и изобретательности одного австрийского исследователя. Имя его Карл Фриш.
Более пятидесяти лет жизни посвятил он изучению медоносной пчелы. И результаты упорного труда превзошли все ожидания.
Сначала, когда Карл Фриш опубликовал свои открытия, никто в них не поверил. Журналисты, да и зоологи потешались, высмеивая «балеты на сотах». Но неожиданно опыты, поставленные преимущественно с целью опровержения пчелиной хореографии, вдруг подтвердили, что пчелы действительно странными телодвижениями и круговыми «па» своих танцев оповещают собратьев по улью о месторасположении запасов нектара и примерном расстоянии до него.
Карл Фриш начал свои опыты над пчелами более пятидесяти лет назад. Сначала исследовал органы чувств пчелы: зрение и обоняние.
Людей всегда поражала загадочная жизнь улья. Очень сложное у пчел «хозяйство». Здесь тысячи рабочих: сборщиков, носильщиков, строителей, нянек, сторожей и водоносов — и все отлично знают свое дело. Никто ничего не забывает, не ленится, не мешкает, не мешает другому. И каждая пчела, как равная, пользуется плодами общего труда.
Кто столь разумно руководит большой общиной маленьких насекомых?
Древние полагали, что это делают трутни-аристократы. Так писали Платон и Аристотель. А Плиний даже видел диадему — «блестящее пятнышко» — на голове царя пчел.
Средневековые комментаторы Аристотеля, в соответствии с традициями своей эпохи, полагали, что пчелы-руководители получают необходимую им информацию от самого, конечно, бога. Они лишь высокочувствительные «приемники», воспринимающие волю божию и заставляющие толпу своих тупых собратьев ей подчиниться.
И в наши дни сказки о пчелах-руководителях нередко фигурируют на страницах книг, претендующих называться научными. В Америке известный исследователь пчел Аллен Латгам рассказывает о каких-то «контрольных пчелах», которые будто бы управляют жизнью улья.
«А недавно, — пишет И. Халифман в своей книге „Пчелы“, — английский пчеловод С. Г. Батлер добросовестно изложил еще одну из самоновейших выдумок некоего Ф. Д. Троллопа-Белью, утверждавшего, что жизнью пчел в улье руководят всего три-четыре пчелы». Сами они, конечно, не работают, а только координируют деятельность обыкновенных пчел.
В своей книге И. Халифман рассказывает о многих нелепых домыслах, сочиненных людьми о пчелах.
Ниже вы увидите, что факты, добытые учеными, отрицают господство в улье каких-либо «контрольных» пчел-руководителей и тем более всякое вмешательство сил потусторонних в деятельность пчелиной семьи. Даже столь сложную информацию, как указание направления и расстояния до богатых медоносов, все пчелы в улье передают одинаково успешно и одинаково успешно ориентируются, получив соответствующие указания от пчелы-разведчицы.
Проводя свои эксперименты, Фриш обратил внимание на странный факт. Если смазать медом лист бумаги и положить его где-нибудь на лужайке, то приходится ждать часами, а иногда и днями, прежде чем пчелы его обнаружат. Но стоит лишь одной из пчел найти этот мед, как сейчас же появится множество других. Все они прилетают из того же улья, что и первая пчела. И совершенно очевидно, говорит Карл Фриш, что эта пчела «каким-то образом сообщает в улье о своем открытии».
Исследователи решили подсмотреть, как она это делает.
Но в обычном улье трудно наблюдать за пчелами. Фриш и его сотрудники сконструировали специальный улей, в котором все соты расположены были в одной плоскости, а вместо досок их закрывали с одной стороны стеклянные окна. Сидя рядом на скамейке, можно было видеть все, что происходит на сотах.
Затем пометили пчел. Не всех, конечно, но значительную их часть. Для этого сверху, на спинку пчелы, осторожно наносили кисточкой маленькие цветные пятнышки. Теперь можно было контролировать почти весь путь пчелы от кормушки до улья и следить за поведением ее в улье.
Сначала поставили тарелки с сахарным сиропом неподалеку от улья. Первую же пчелу, которая нашла этот сироп, тут же, на тарелке, пометили. У улья уже следили за ней.
Вот она подлетела к летку, нырнула в него, протиснулась сквозь толпу пчел, густо облепивших соты. На нее обратили внимание, окружили, она отдала другим пчелам принесенный в зобике сироп, а затем… Затем пчелы немного расступились, и пчела-разведчица начала… танцевать.
Кружилась на месте, потом то направо, то налево, снова и снова повторяя эти круги с большей энергией. Радиус круга невелик — чуть больше одной ячейки. Пчела кружилась долго, потом переходила на другое место и танцевала там.
Другие пчелы окружали танцовщицу, возбужденной толпой следуя за ней. Их антенны-усики, на которых расположены обонятельные органы, почти касались ее тела. Внезапно то одна, то другая пчела поворачивала и покидала улей. Некоторые из них вскоре появлялись у сиропа. Вернувшись со сладким грузом в улей, они тоже начинали танцевать.
Этот танец (дальше мы узнаем, что у пчел он не единственный) Карл Фриш назвал круговым.
Чтобы узнать, что он означает, какую весть передает, сделали следующий опыт. На расстоянии десяти метров к востоку от улья поставили кормушку с сиропом. Посадили на нее несколько меченых пчел из опытного улья. Пока они летали в улей и танцевали там, ученые успели поставить еще три таких же кормушки на том же расстоянии, но по другие стороны улья: с севера, юга и запада.
Через несколько минут на все эти кормушки слетелись мобилизованные разведчицами пчелы.
Очевидно, говорит Фриш, круговой танец передает следующую информацию: «Вылетай и ищи по соседству с ульем!»
Но он означает также: «Нашла много корма по соседству!», потому что пчелы танцуют только в том случае, если обнаруженный источник пищи достаточно обилен. Если же сиропа на блюдце осталось мало или его сильно развели водой, то, возвращаясь в улей, пчелы не танцуют.
Помимо танца, разыскивать запасы нектара пчелам помогает еще и запах. Установить это помог следующий опыт.
Если поставить неподалеку от улья два горшка с цветами — цикламеном, например, и флоксами, предварительно смазав цветы сахарным сиропом, и меченых пчел посадить на цикламены, то через несколько минут цикламены станут осаждать информированные круговым танцем пчелы. На флоксы, которые стоят тут же рядом, они не обратят никакого внимания. Если поменять условия опыта — посадить меченых пчел на флоксы, то и результаты его будут соответствующие: пчелы соберутся только на флоксах.
Если же вместо флоксов и цикламена взять какие-нибудь цветы без запаха, например лилии или чернику, то пчелы, оповещенные разведчицами, будут искать добычу в окрестностях улья, не выделяя чернику и лилии больше, чем все другие находящиеся поблизости, цветы и травы.
Очевидно, запах дает дополнительные разъяснения к танцу. Запах пищи и ее ближайшего окружения пчела уносит на спине — ее бархатистая спинка особенно долго сохраняет запахи. Касаясь танцовщицы кончиками усиков, пчелы как бы обнюхивают ее и узнают, по какому запаху им ориентироваться во время поисков. Но, кроме того, пчела хранит запах в зобу вместе с проглоченным нектаром.
Во время танца разведчица время от времени отрыгивает капельки нектара и тем самым дает дополнительную информацию, по которой пчелы-сборщицы получают представление о месте добычи нектара. Это делают пчелы всегда, когда возвращаются в улей издалека, потому что, пролетев метров восемьсот, пчела теряет запах медоносных цветов, сохранявшийся на ее теле. Остается только запах в зобике, на нектаре.
Пчелам часто приходится собирать нектар далеко от улья, километра за два и больше. Чтобы быстро направить своих собратьев по правильной дороге к найденным медоносам, одних лишь указаний кругового танца мало. Поиск значительно облегчился бы, если бы разведчицы могли передать сборщицам хотя бы приблизительные сведения о расстоянии до корма и направлении к нему. И пчелы умеют это делать! Тоже с помощью танцев, но не круговых, а так называемых виляющих.
Расшифровка этих танцев принадлежит к числу величайших открытий зоологической науки.
В августе 1944 года Карл Фриш и его сотрудники начали серию опытов, которые раскрыли тайны пчелиной информации.
На расстоянии 10 и 300 метров от улья были положены пропитанные лавандовым маслом куски картона и поставлены на них блюдечки с сахарным сиропом. Первых прилетевших пчел пометили. Стали следить за их поведением в улье.
Пчелы, вернувшиеся с 10 метров, исполняли обычный круговой танец. Но пчелы, прилетевшие с дальней кормушки, танцевали совсем иначе. Они пробегали немного по прямой линии, быстро виляя из стороны в сторону брюшком, потом поворачивали налево и описывали полукруг радиусом в две-три ячейки, затем снова двигались по той же прямой и поворачивали теперь направо, описывая полукруг в правую сторону, и вновь бежали по прямой, чтобы повернуть налево. Много раз повторяли они эти странные движения, выписывая на сотах восьмерки.
Карл Фриш говорит, что он и раньше видел такие танцы пчел, но думал, что с их помощью они оповещают друг друга о цветах с богатыми запасами пыльцы (пыльцу ведь пчелы тоже собирают), Сейчас же виляющие «па» исполняли сборщицы сиропа.
Кормушку с 10 метров стали постепенно отодвигать от улья, и приблизительно с 50–100 метров круговые танцы пчел, собиравших на ней сироп, сменились виляющими.
И вот что еще заметили: чем дальше нужно было лететь за взятком, тем медленнее танцевали пчелы, но быстрее виляли брюшком. Запомнив расстояния до кормушек и характер танца возвращающихся с них пчел, можно было потом уже по одному танцу судить о том, как далеко они летали за пищей.
Постепенно кормушки относили на 100, 200, 500 1000 метров и так до 6 километров. 3885 наблюдений показали, что, если пчела за 15 секунд описывает в ту и другую сторону 9–10 полных кругов, то лететь за взятком, о котором она информирует, надо около 100 метров. Если же за это время описано семь кругов — речь идет о расстоянии в 200 метров. Четыре с половиной круга соответствуют одному километру, а два — шести.
Встречный ветер замедляет темп танца, а попутный, наоборот, ускоряет его. Очевидно, замечает Карл Фриш, пчелы, сообщая об удаленности корма, учитывают время или усилия, необходимые для того, чтобы до него добраться.
Ну, а как указывают они направление?
Чтобы не сбиться с пути, пчела должна запомнить положение солнца в небе и направление прямолинейной части танца. Последняя и служит как бы стрелкой пчелиного компаса: куда она направлена, туда и надо лететь. Это если пчела танцует у летка на горизонтальной поверхности. Но в улье-то все соты висят сверху вниз, и танцевать там приходится в вертикальной плоскости. И поэтому прямое указание на цель здесь заменено относительным.
Кроме того, в улье темно, не видно ни солнца, ни других ориентиров, по отношению к которым можно было бы условно направить указательную «стрелку» танца. Поэтому пчелы приспособились ко всюду постоянному на земле, не зависящему от освещения ориентиру — направлению силы тяжести. Оно символизирует собой в пчелином танце воображаемую прямую, соединяющую улей с солнцем.
Если танцующая пчела, виляя брюшком, бежит вверх по сотам, это означает: «Корм, в том же направлении, что и солнце». Если по прямой она бежит вниз головой: «Корм в стороне, противоположной от солнца». Если прямая танца отклонена на какой-то угол влево от направления силы тяжести, — лететь надо под таким же углом влево от солнца. Если отклонена вправо, — ищи пищу вправо от солнца и под тем углом, под каким прямолинейное «па» пересекает вектор силы тяжести.
Я упоминал уже, что на горизонтальных поверхностях, у летка, например, или на сотах, если держать их широкой плоскостью параллельно горизонту, пчелы, исполняя виляющий танец, всегда бегут по прямой, направленной в сторону источника пищи. Это на открытом месте, где они видят солнце и потому могут правильно ориентироваться по нему. А как будут вести себя пчелы в темном улье, если заставить их и там танцевать на горизонтальной поверхности, то есть в условиях, где направление силы тяжести уже не может служить им относительным ориентиром?
Исследователи сконструировали улей, в котором все соты, были расположены горизонтально, накрыли его непрозрачным колпаком (оставив лишь отверстие для летка) и, сидя под колпаком, стали наблюдать за пчелами при свете красных ламп, которого эти насекомые не видят. Пчелы-разведчицы танцевали и в темноте, но направление, которое они указывали, было беспорядочным. Они постоянно его меняли, и другие пчелы не могли понять, куда же им лететь.
Значит, без непосредственного созерцания солнца и без направления силы тяжести пчелы не могут правильно ориентироваться.
Но стоило в кожухе, покрывавшем улей, проделать небольшую щель шириной всего в 10 сантиметров, через которую пчелы могли видеть кусочек голубого неба (нет, не солнца, а лишь кусочек неба в любой стороне от солнца), как они, танцуя на горизонтальных сотах, опять правильно указывали направление.
Вставили в дырку в кожухе трубку длиной в 40 и диаметром в 15 сантиметров. Трубку направили в северную часть небосвода. Через нее пчелы не могли видеть солнца. И все-таки они правильно указывали место подкормки, которое было на западе.
Затем у отверстия трубки приделали зеркало так, что пчелы по-прежнему видели голубое пятно, но «теперь это было отражение южной части небосвода». Сейчас же направление танцев изменилось с западного на восточное.
«Результаты этого опыта, — пишет Карл Фриш, — ясно показали, что пчелы улавливают в небе какое-то явление, зависящее от положения солнца, даже в том случае, если они не имеют возможности видеть солнце непосредственно».
Известно, что солнечный свет состоит из электромагнитных колебаний, совершающихся во всевозможных плоскостях, перпендикулярных к направлению солнечного луча. Но, рассеиваясь в атмосфере, свет частично поляризуется, то есть составляющие его электромагнитные волны начинают колебаться лишь в одном каком-нибудь направлении (более подробные сведения о свойствах света и его поляризации читатели могут найти в каком-нибудь руководстве по оптике).
Физики установили, что плоскость поляризации света, идущего от любой области небосвода, всегда перпендикулярна плоскости, проходящей через три точки: глаз наблюдателя, точка на небе, на которую он смотрит, и солнце. Таким образом, теоретически возможно определить положение солнца путем осмотра любого участка синего неба, если имеется какой-нибудь анализатор для определения направления поляризации света.
В технике такие анализаторы, называемые поляроидами, давно сконструированы. Предполагается, что очень сложные глаза пчелы тоже способны чувствовать степень и направление поляризации света и, следовательно, без труда могут, лишь взглянув на любой кусочек неба, информировать животное о том, в какой стороне находится солнце.
Для пчел это очень важно: с помощью своих природных поляроидов она находит дорогу домой и к цветам, богатым нектаром, даже и в сильно облачную погоду, когда солнце закрыто тучами. «По всей вероятности, — говорит Карл Фриш, — они обладают способностью непосредственно ощущать положение солнца, несмотря на пелену облаков. Однако мы еще не знаем, каким образом они это делают».
Так что, как видно, даже в такой хорошо исследованной области, как пчеловодство, предстоит еще сделать немало интересных открытий.
Нет, не о библейском Ное здесь идет речь, хотя почти теми же словами и то же сказано. Не из библии этот стих. Это рассказ Утнапиштима.
Гильгамешу, «все видевшему», поведал он о днях потопа и о спасении своем на ковчеге. А Гильгамеш, силач и герой, был царем «огражденного Урука», древнейшего из древнейших на земле городов. «Все видевший» жил и умер пять тысяч лет назад на берегах Евфрата, чуть пониже того места, где позднее вознес к небу свои богатырские стены чудо света — город Вавилон.
Поэму о Гильгамеше еще в младенчестве своем сложили люди, когда едва только научились кое-как ковать медь и лить олово и серебро, когда стали делать бронзовые мотыги и топоры, но не выкинули еще и каменных. Поэма получилась у них лучше, чем топоры, тысячелетия ее не состарили. Позднее жрецы, составлявшие библию, приписали все подвиги шумера Утнапиштима праведному Ною, но это чистейший плагиат!
Вот судите сами. Старый халдейский миф рассказывает, что однажды разгневанные боги решили потопить грешные племена шумеров. Но Эа, добрый бог, предупредил праведного Утнапиштима. Он сказал ему:
То же самое, почти слово в слово, поведал будто бы и библейский бог праведному Ною: «Сделай себе ковчег из дерева гофер. Введи также в ковчег из всех животных и от всякой плоти по паре, чтоб они остались с тобой в живых».
Когда корабль был готов и полностью загружен, Утнапиштим вошел на него со своей семьей, и тут началось! Налетела страшная буря, и ветер, и ливень. Моря и реки вышли из берегов. Даже боги перепугались того, что натворили:
А в библии это описано так: «Через семь дней воды потопа пришли на землю… в сей день разверзлись все источники великой бездны, и окна небесные отворились… И лился на землю дождь сорок дней и сорок ночей».
Менее поэтично, но в общем-то то же самое, что поведал Утнапиштим. Все дальнейшие события той и другой истории почти стереотипно повторяют друг друга.
Когда вода начала спадать, Ноев ковчег застрял будто бы на вершине горы Арарат. А в сказании о Гильгамеше:
Вот тогда-то Утнапиштим вынес голубя и ласточку и отпустил. Но и голубь, и ласточка вернулись ни с чем. Вынес он ворона и отпустил. «Ворон же, отправившись, спад воды увидел».
А Ной? Ной тоже отпускал с застрявшего ковчега и ворона, и голубя, и тот тоже «не нашел покоя для ног своих и возвратился».
Высадившись благополучно на берег, Ной устроил «жертвенник господу; и взял из всякого скота чистого и из всех птиц чистых, и принес во всесожжение на жертвеннике».
Даже и тут Ной не оригинален — ведь то же самое проделал и Утнапиштим:
Как видите, аналогия между обеими легендами полная. Ясно, что одна из них списана с другой. И каждый разумный человек согласится с тем, что списана, конечно, та, которая появилась позднее: ведь нелепо обвинять автора более раннего произведения в плагиате! А и никто из ученых не сомневается в том, что сказание о Гильгамеше написано значительно раньше библии. Евреи тогда еще ни читать, ни писать не умели, когда жители «огражденного Урука» нацарапали на глиняных табличках первые стихи самой древней на земле поэмы.
Кроме установления этой истины, нас интересует в сказании о герое Гильгамеше еще и такой факт.
В стихе, которым начинается эта глава, говорится об испытании навигационных способностей птиц: «отправившись, голубь назад вернулся». Пять тысяч лет назад люди уже знали, что голуби и ласточки отлично умеют ориентироваться и всегда находят свой дом, как бы далеко от него ни улетели.
Но вот как они его находят, даже биологи до самого последнего времени ничего не знали.
Люди давно задумывались над этой тайной, но объяснений не находили. И тогда церковь выдвинула свою «теорию».
В конце XIII века один из теоретиков католической церкви Фома Аквинский писал в своих богословских сочинениях, что в животных заложена частица «божественного разума». Это внушение свыше и есть будто бы инстинкт, который мудро руководит поведением животных.
Птицам, следовательно, не нужно запоминать никаких примет, чтобы безошибочно найти свой дом. «Божественный разум» всегда выведет их на правильный путь без всяких с их стороны усилий. Осенью он внушает им идею лететь на юг, ведет правильной дорогой и никогда не ошибается.
Мы увидим ниже, что птицы часто ошибаются в своих штурманских «расчетах» и летят не туда, куда следует. Мы увидим также, как несовершенен бывает порой «мудрый» инстинкт или «божественный разум», когда птицы попадают в новые для них условия, которым не соответствуют их врожденные привычки.
В ту же эпоху, когда благочестивый Фома Аквинский писал свои «естественнонаучные» труды, люди уже ломали голову над другой загадкой, которую задала им природа. Куда исчезают осенью многие европейские птицы и откуда вновь появляются они весной? Церковь и тут не упустила случая воспользоваться человеческим невежеством. Коллега Фомы Аквинского, епископ Герефорд, которого издатели рекомендовали как «благочестивого и ученого джентльмена», написал в 1703 году книгу, в которой всерьез утверждал, что птицы осенью улетают на… луну. Очевидно, для консультации с богом.
Другие объяснения были не менее смехотворны. Ходили самые невероятные предположения. Например, будто бы ласточки и мелкие птахи зимуют, закопавшись в ил на дне прудов. Либо прячутся всю зиму под корой деревьев и в дуплах или, еще лучше, превращаются осенью в других птиц: грачи — в ворон, кукушка — в ястреба, на которого она и в самом деле очень похожа, и т. д. «Теория» превращений вообще была в большом ходу в те времена и очень нравилась средневековому обывателю, воспитанному на церковных сказках о всякого рода чудесах и перевоплощениях.
Да и в наши дни поборники «божественного разума» не унимаются. Игнорируя достижения науки, они продолжают с упорством внушать людям, мало сведущим в биологии, свои идеи. Так, в 1955 году в Англии вышла книга некоего капитана Бернарда Экворта «Тайны птиц и бабочек». Прекрасно изданное, отлично иллюстрированное, в изобилии напичканное научными терминами и «философскими» заключениями, сочинение это преподносит читателям, однако, все ту же старую суеверную болтовню.
Обругав всех биологов и вообще «профессоров», как Экворт презрительно называет ученых, профанами и невеждами, автор этой книги пишет буквально следующее:
«Птицы и насекомые — не больше, как машины, а их горючее — жизнь. Они паразиты (?) воздуха в самом узком смысле этого слова.
Бог сконструировал эти машины, бог завел их и постоянно контролирует их работу. Поэтому ни птицам, ни насекомым не нужно никаких особых органов, никакого умения ориентироваться — над ними над всеми тяготеет провидение всемогущего, который ни на секунду не оставляет без внимания ни одно самое ничтожное создание, которое бегает, плавает или летает».
Экворт глубокомысленно заключает: «Птицы с их тайнами, подобно небесам, провозглашают славу божию».
Вот и все объяснение. Легче, конечно, все приписать делу рук бога, чем разгадать истинные законы мироздания. За эту трудную работу взялись ученые. Познакомимся теперь с их теориями, построенными не на выдумках, а на научных фактах.
Как только люди догадались о способностях птиц находить свой дом, сейчас же стали ловить их и обучать несложной науке почтарей.
На островах Тихого океана дрессируют для этой цели фрегатов, большекрылых морских птиц, великолепных летунов.
Римлянин Плиний Старший писал о Цецине из Вольтерра, большом любителе конских бегов. Когда тот отправлялся на ристалища, то «имел обыкновение брать с собой ласточек, пойманных под крышами домов своих друзей». Если его лошади получали призы, он красил птиц в условленный цвет, означавший победу, «очень хорошо зная, что каждая вскоре вернется в свое гнездо».
Голуби, несомненно, более подходящие для почтовых связей птицы. Они неприхотливы, хорошо размножаются в неволе, летают быстро и достаточно сильны, чтобы переносить небольшие письма.
Голубиная почта имеет почтенную историю. Египтяне, древние греки и римляне посылали голубей с сообщениями. Но и в наше время, несмотря на более совершенные средства связи, миллионы голубей несут почтовую службу.
В одной лишь Англии больше миллиона таких голубей. Пятая часть их, «призванная» в армию, принимала активное участие в минувшей мировой войне — с ними было передано немало разных сообщений.
В последние годы многих любителей привлекают спортивные состязания голубей, начало которым было положено еще в 1825 году в Бельгии.
В состязаниях главное для птицы — вернуться домой возможно быстрее, и часто лишь последние секунды многочасового полета приносят победу лучшим голубям.
Голубей выпускают обычно всегда в определенном направлении от дома, на одном из этапов какого-нибудь традиционного маршрута. Знатокам этого спорта хорошо известно, что быстрее и увереннее возвращаются по маршруту те птицы, которые уже не раз по нему летали.
В этом — главный смысл обучения почтовых голубей. Сначала птиц выпускают недалеко от дома. Потом это расстояние все увеличивают. Обучение должно помочь птице изучить все ориентиры на маршруте и направить ее полет вдоль узкого коридора хорошо знакомой местности.
В конце обучения голубя увозят за сотни километров от конечных звеньев изученного им по частям маршрута. Поднявшись в воздух, он не должен видеть привычных ориентиров, но птица быстро их находит и летит к дому уже по знакомой трассе. В США есть гоночные маршруты протяженностью в тысячи километров, и есть тысячи голубей, которые отлично «вызубрили» каждый их километр.
Вопрос этот вполне уместно задать после того, как мы познакомились с основными правилами обучения почтовых голубей. Безусловно, память играет свою роль, помогая птице по знакомым ориентирам быстрее находить дом, а в ближайших его окрестностях — это, по-видимому, единственный способ отыскания гнезда. Но в общей системе приспособительных рефлексов, помогающих птицам ориентироваться, память имеет лишь вспомогательное значение. Подтверждением этого служат многие наблюдения и опыты, хотя голубеводы и некоторые орнитологи нередко высказывают мнение, с этим несогласное.
Исследователь Мэтьюз путем несложных экспериментов установил, например, что голуби, обученные возвращаться по определенному маршруту, иногда сворачивают с него и летят домой прямой, более короткой, хотя и незнакомой дорогой. Когда навязанный экспериментаторами маршрут слишком отклоняется от прямого пути, голуби легко отказываются от услуг памяти и прибегают к помощи какого-то другого неведомого чувства, которое более точно наводит их на цель.
Наконец, давно уже известно, что и голуби, и другие птицы без труда находят дорогу, если отвезти их в страны, даже совершенно им незнакомые. При этом иногда всю дорогу их крутили на патефонном диске или везли под наркозом, чтобы исключить влияние так называемого кинестического чувства, которое, согласно одной из гипотез, дает птицам возможность механически запоминать все повороты транспорта, которым их доставляют. (Предполагали, что будто бы птицам стоит лишь раскрутить катушку своих воспоминаний в обратную сторону и привести в соответствие с ними свои крылья, как дорога домой тотчас будет найдена). Но птицы и после наркоза и патефонной карусели так же хорошо ориентировались в незнаемых странах.
Классическим стал опыт с вертишейкой. Ее поймали на гнезде в ботаническом саду Берлина. Одели на лапку кольцо и отвезли на самолете в Салоники, за 1600 километров. Через десять дней она опять «вертела шейкой» у своего гнезда в Берлине!
Еще более поразительным был трансатлантический перелет английских олуш.
Двух этих морских птиц поймали на берегу Уэлса (они здесь гнездятся, а зимовать улетают в Южную Америку) и отправили на самолете в Бостон, по ту сторону Атлантического океана, за пять с половиной тысяч километров от гнезда!
16 июня 1952 года в час ночи, одна из птиц (вторая погибла при перевозке) тяжело опустилась около своего гнезда в окрестностях Скокхольмской орнитологической станции в Уэлсе. Она перелетела океан и нашла на маленькой скале огромного острова свое гнездо через двенадцать с половиной суток после старта на американской земле. Корабль с почтой, извещавшей, что птица отпущена, опоздал на десять часов.
Подобных опытов проделано теперь очень много и с самыми различными птицами: крачками, чайками, стрижами, ласточками, скворцами, варакушками, горихвостками, сорокопутами, воронами, утками, лысухами, ястребами, аистами.
Все они более или менее успешно находили дорогу домой из местностей, им совершенно незнакомых. Ясно, что хорошая память тут уж ничем не могла им помочь. Так что же помогало?
Мысль о том, что, возможно, птицы ориентируются, ощущая направление силовых линий магнитного, поля Земли, впервые высказал в 1855 году наш соотечественник Миддендорф. С тех пор идея эта на какое-то время не раз становилась предметом жаркой полемики среди орнитологов. А сравнительно недавно американский физик Йегли и вслед за ним и американские журналы с большим шумом объявили, что удалось, наконец, экспериментально доказать наличие у птиц магнитного чувства. Но доказательства эти, как видно, немногих убедили.
Пробовали помещать птиц в сильное магнитное поле, облучали их короткими радиоволнами, бомбардировали лучами радаров, прикрепляли к крыльям намагниченные пластинки. Результаты либо утверждали, что птицы совершенно не чувствительны к электромагнитным и магнитным полям, либо, в лучшем случае, были неопределенными.
Тогда вспомнили о силах Кориолиса. Они проявляют себя, когда какое-нибудь тело движется по поверхности земли или летит над ней. Первопричина их — вращение Земли. В северном полушарии силы Кориолиса стараются отклонить всякое движущееся тело вправо, в южном — влево.
Так вот предположили, что, быть может, эти силы отклоняют и жидкость, заполняющую полукружные каналы внутреннего уха птицы, а жидкость давит на стенки этих каналов, на особые чувствительные волосики. В зависимости от направления полета давление это будет иметь разную силу, что в свою очередь может служить указателем при поисках правильного курса.
Действительно, полукружные каналы (они есть и в ушах человека) представляют идеальный, казалось бы, орган для восприятия сил Кориолиса. Это если судить по анатомическому устройству ушей. Однако математические вычисления показали, что влияние сил, вызванных вращением Земли, на такие маломощные «приемники», как тончайшие трубочки в миниатюрном ухе певчей пташки, будет меньшим даже Броуновского движения, то есть молекулы жидкости, заключенные в полукружных каналах, будут перемещаться с большей силой и энергией, подчиняясь постоянно действующим законам термодинамики, чем силам Кориолиса. Значит, влияние последних будет полностью подавлено хаосом теплового движения молекул.
Так одна за другой наукой были отвергнуты все гипотезы, которые пытались как-то объяснить интереснейшую из тайн природы. И еще в 1942 году один из ученых, немало потрудившийся над этой головоломкой, писал: «Таким образом, мы не видим пока пути, который приблизил бы нас к разрешению загадки… Пока нам остается лишь не очень приятная обязанность отвергнуть фантастические, надуманные гипотезы и убрать их с дороги как строительный мусор».
А еще через несколько лет доктор Крамер начал свои опыты, которые помогли, наконец, найти правильную дорогу среди строительного мусора отвергнутых теорий.
Давно было замечено, что певчие птицы, скворцы, например, славки и сорокопуты, даже в клетках, когда приходит пора улетать на юг или, наоборот, весной лететь на север, очень беспокоятся. В эту пору они сидят обычно на жердочках, повернувшись головой в направлении перелета, то есть в ту сторону, куда летят сейчас над лесами и полями их сородичи и куда устремились бы и они, если б были на свободе. Птицы бьют в возбуждении крыльями, словно им невмоготу сидеть на месте, а иногда срываются с жердочек и пытаются лететь.
Даже в клетке птицы не ошибаются в выборе правильного направления. Крамер решил проверить, будет ли разница в их поведении в солнечные и ненастные дни.
Он сконструировал клетку диаметром в 70 сантиметров целиком из металлической сетки и поместил ее в небольшом, закрытом со всех сторон павильоне. Лишь вверху были проделаны шесть окон. Птицы в клетке, подвешенной внутри этого павильона, могли видеть только небо и ничего больше. Павильон был на колесах и легко поворачивался вокруг своей оси. Лежа в павильоне под клеткой, можно было наблюдать за поведением птиц через решетчатое дно клетки.
И вот оказалось, что когда небо было затянуто облаками, скворцы летали и прыгали по клетке во всех направлениях.
Но как только облака рассеивались и солнце выглядывало из-за туч, сейчас же поведение птиц становилось иным. Все движения скворцов теперь были направлены в одну сторону — на северо-запад. Активность их, как выражаются специалисты, была строго ориентированной.
Тогда к каждому окошку павильона прикрепили по зеркалу и повернули их так, что солнечный свет стал падать на клетку под другим углом; не с юга-запада, а с юго-востока.
Птицы сразу же повернулись на юго-запад, хотя только что не могли оторвать взоры от северо-запада.
Еще раз и под другим углом повернули зеркала — пересели и скворцы на жердочке.
Так просто и бесспорно было доказано, что птицы в выборе нужного им направления ориентируются по солнцу. Птица должна видеть солнце или хотя бы ближайшую к нему часть небосвода в пределах дуги в 30–45 градусов. Чистое небо вдали от солнца не может служить для нее ориентиром, потому что в отличие от пчел и других членистоногих птицы не чувствительны к поляризованному свету.
Отчет о своих опытах Крамер опубликовал в 1950 году и сейчас же начал другую серию экспериментов.
Вокруг клетки, снаружи, прикрепили двенадцать кормушек, совершенно одинаковых и на равном расстоянии одна от другой. Скворцов кормили только в одной из этих кормушек. Они вскоре к этому привыкли и безошибочно ее находили, хотя она ничем не отличалась от одиннадцати других.
Единственным указателем, по которому ее можно было бы отыскать, оставалось солнце, вернее, положение этой кормушки по отношению к солнцу. Когда окна затемняли, скворцы беспомощно метались от одной кормушки к другой. Если же с помощью зеркал меняли угол между кормушкой и направлением солнечных лучей, скворцы летели к другой кормушке, отстоящей от первой ровно на такой же угол.
Эти же опыты повторили, заменив естественное солнце мощной лампой, снабженной рефлектором, которую перемещали по приделанной к потолку железной рейке. Результаты были те же.
И тут заметили еще одну поразительную черту в умении птицы ориентироваться.
Солнце в течение дня все время ведь перемещается в небе, и значит положение кормушки по отношению к нему каждый час бывает разным. А птицы тем не менее всегда безошибочно ее находят, словно бы знают, как от часа к часу меняется положение солнца, и учитывают изменяющийся в связи с этим угол между кормушкой и солнцем.
Вывод из этого неожиданного открытия мог быть только один: у птиц есть чувство времени! Очень точный хронометр, счетчик времени, или, как еще называют его, — физиологические часы.
Тут мы должны немного отвлечься, чтобы поговорить об этих самых часах. Если этого не сделать сейчас, нам трудно будет понять друг друга, когда речь пойдет о дальнейших опытах и теории солнечной навигации.
Пчеловодам давно известно: если подкармливать пчел всегда в одно и то же время, они запомнят часы кормежек и будут прилетать в «столовые» без опозданий. Но вдруг случится непогода и даже пусть неделю простоят нелетные дни — пчелы прилетят опять туда, где их кормили, и в те же часы, лишь только пригреет солнце. Если же быстро на самолете перевезти этих пчел с Украины, скажем, на Алтай, они и тут будут искать корм по местному украинскому времени. Ни для кого также не новость, что многие цветы раскрываются утром, когда вылетают на добычу насекомые, опыляющие их. Раскрываются они незадолго до рассвета, «как будто знают, — пишет один ученый, — что через несколько часов взойдет солнце». Перенесите эти цветы в помещение, в котором нет света, они все равно раскроются в положенное время.
И уж, конечно, каждый из нас по своему опыту знает, что и без будильника может проснуться, когда захочет. Нужно только небольшим напряжением воли поставить на определенный час свои «головные часы», как называют исследователи этот неизвестный пока физиологический механизм. «Головные часы» некоторых людей с такой точностью измеряют время, что они просыпаются за минуту до звонка будильника.
Пробовали помещать человека на несколько дней в башню молчания, где не было никаких часов, никаких звуков и впечатлений из внешнего мира, а «головные часы» по-прежнему отсчитывали время. И если ошибались, то не больше, чем на пятнадцать минут в сутки.
Еще точнее работают они под гипнозом. Гипнотизер говорит усыпленному пациенту: «Проснетесь через 240 минут и выпьете этот стакан воды». И хоть нет в помещении, где проводится опыт, никаких часов, человек просыпается ровно через 240 минут и пьет воду.
Все эти наблюдения, в достоверности которых никто теперь уже не сомневается, говорят о том, что и у растений, и у животных, и даже у человека есть в организме какие-то «ходики», какие-то циклические физиологические процессы, совпадающие во времени с движением солнца по небу. Короче говоря, есть солнечные часы.
Суточные ритмы были открыты у растений еще в прошлом веке. Люди заметили, что в определенное время суток растения выбрасывают споры, интенсивно растут, открывают и закрывают цветы. Листья поднимаются, напрягаясь днем, и опускаются ночью. И другие изо дня в день и в одни и те же часы повторяющиеся процессы: вся жизнь у птиц, рыб, зверей, насекомых, червей в разное время суток протекает по-разному — в определенное время они спят, ищут пищу, поют, роют норы, идут на водопой. Даже вылет из куколок у многих насекомых происходит из года в год в одни и те же дни и часы.
Распорядок этот врожденный. С первого дня появления на свет все животные и растения живут по солнечным часам, которые отсчитывает какой-то внутренний механизм, бессознательно приспосабливая к ним не только свой обмен веществ и физиологию, но и привычки свои и режим.
Но если зародыши животных и семена растений поместить в полную темноту или, наоборот, содержать при непрерывном освещении, то такие животные, когда родятся, а растения, когда прорастут, не обнаружат никаких периодических ритмов, словно бы нет у них физиологических часов. Но стоит новорожденных хоть на мгновение осветить мимолетной вспышкой света (если развивались они в темноте) или ненадолго погасить свет (если их содержали при непрерывном освещении), как сейчас же появится у них такой ритм.
С тараканами проделали такие опыты: отрезали им головы. Насекомые сразу же теряли чувство времени, но жизнь не теряли: бегали и без головы еще много дней. Когда безголовому таракану прирастили кусочек ткани, взятой из головы другого таракана, он сразу стал жить по часам, но по часам того таракана, кусочком головы которого его наделили.
Срастили спинками двух тараканов: одного с головой, другого без головы, и новые «сиамские близнецы» стали обладателями одних общих часов — часов того таракана, у которого была голова.
У позвоночных животных (и у человека) работой клеточных хронометров заведует, приводя их, что называется, к одному знаменателю — к единому времени, центральная нервная система, то есть мозг. Но мозг такую регуляцию осуществляет через особые железы, выделяющие в кровь гормоны — вещества-регуляторы. Известно уже более 40 физиологических и психических процессов, суточным ритмом которых управляют гормоны. Адреналин и меланофорный гормон гипофиза играют, по-видимому, главную роль — роль пружины в наших «ходиках». Действие этой пружины представляют себе пока так: день и ночь, свет и темнота, чередуясь со строгой последовательностью, заводят пружину физиологических часов. Свет побуждает к деятельности симпатическую нервную систему, а она заставляет выделяться в кровь адреналин. Темнота возбуждает парасимпатические нервы и гипофиз, который в больших дозах, чем днем, производит меланофорный гормон.
Ритмические, совпадающие во времени с движением солнца по небу колебания концентраций веществ-регуляторов — то адреналина больше, то меланофорного гормона — задают тон всем другим процессам в организме, подчиняя их одному 24-часовому циклу. На механических часах каждый отрезок суток обозначен цифрой — в часах физиологических такой цифрой служит определенная доза веществ-регуляторов.
А сама эта доза, мы уже знаем, зависит от чередования света и темноты. Свет — тот внешний источник энергии, который заводит внутренние часы обитателей подсолнечной планеты.
Если нормальное суточное чередование света и темноты изменить, то физиологические часы животных (и растений тоже) начнут отмечать время по-новому.
Подобные опыты делали сотни раз. Например, крыс, тараканов, мух, голубей или… фасоль освещали, скажем, десять часов подряд, а потом на десять часов помещали в полную темноту. Их физиологические часы уже через день-два, в крайнем случае через неделю-две, полностью перестраивались и приспосабливались к 20-часовым суткам[1].
Часто даже не нужно все десять часов освещать содержащихся во тьме животных. Достаточно каждый раз в одно и то же время включать свет хотя бы на час и даже всего на несколько минут, и физиологические часы подопытных «кроликов» приобретут новый «завод».
Делали и так: не нарушая нормального 24-часового ритма, лишь на шесть часов раньше включали освещение, еще когда на дворе была темная ночь; или, наоборот, уже наступал рассвет, а животных еще шесть часов держали в темноте. Их физиологические часы уже через несколько дней показывали новое время — спешили или отставали на шесть часов.
И сон, и пробуждение, и поиск пищи, и все другие внешние и внутренние проявления жизнедеятельности животного начинались на шесть часов раньше или позже прежнего.
Физиологические часы можно отвести назад и воздействием низкой температуры.
Возьмите пчел, обученных прилетать в полдень за сахарным сиропом к кормушке, и продержите несколько часов на холоде, где-нибудь в погребе, чтоб температура там была около 0–5 градусов. Как только пчел выпустите, они вспомнят о сиропе. Но вспомнят с запозданием ровно на столько часов, сколько вы их продержали в погребе.
Опыты показали, что после длительной обработки холодом организм ведет себя так, как будто в течение этой обработки физиологические часы находились в состоянии покоя.
«Замораживание» быстрее достигает своей цели, чем многодневная перестройка внутренних ритмов искусственным чередованием света и тьмы, и к нему часто прибегают ученые, когда экспериментируют с растениями или с холоднокровными животными, температура тела которых быстро повышается или понижается.
Должен предупредить читателей, что в науке нет еще достаточно ясного представления ни о природе, ни о работе физиологических часов. Поэтому беглый обзор на предыдущих страницах следует рассматривать лишь как весьма схематичное и приблизительное изложение принципов действия очень сложной механики природных хронометров.
Но тем не менее, к чтению следующих глав мы приступаем теперь более подготовленными.
Итак, вернемся к скворцам.
Когда опыты Крамера стали известны орнитологам, некоторые ученые захотели их повторить. К этому времени и изучение физиологических часов значительно продвинулось вперед. Немец Гофманн решил использовать эти достижения в своих опытах со скворцами.
Он начал с того, что проделал Крамер: приучил двух скворцов находить по солнцу корм в одной из двенадцати однотипных кормушек. Потом скворцов около двух недель продержали в помещении, в котором были созданы искусственные день и ночь, на шесть часов отстающие от нормальных суток. «Часы» скворцов тоже отстали. Когда их посадили снова в клетку под открытым небом, они, проголодавшись, полетели к кормушке, в которой привыкли всегда находить пищу. Но кормушку не нашли, хотя день был ясный. Скворцы ошиблись ровно на 90 градусов: кормушка помещалась на юге, а они искали ее на западе[2]. Было три часа дня, а так как их часы отставали на шесть часов, скворцы «решили», что сейчас только девять часов утра, потому и отклонились сильно вправо: ведь солнце за шесть часов продвинулось на 90 градусов к западу, то есть вправо, если смотреть на его путь по небосводу.
В течение 23 дней, пока скворцов содержали и днем и ночью при свете, часы их шли неправильно, и они ошибались в своих поисках. Затем скворцов поместили под открытым небом, и недели через две часы их нагнали потерянные шесть часов.
Птицы, у которых внутренние хронометры отводили на шесть часов вперед, ошибались в поисках нужного направления, отклоняясь на 90 градусов влево.
Эти опыты, проделанные и с голубями, и со славками, и с сорокопутами, ясно показывают, что солнце у птиц — главный ориентир. Но ориентир этот не стоит на месте. Найти дорогу по нему нельзя, если не знаешь, в какой части неба в каждый час дня он находится. Тут птиц выручают хорошая память и «часы», которыми природа наделила все живое на земле.
«Это удивительно, — пишет доктор Мэтьюз, один из ведущих специалистов в науке об ориентации птиц, — что люди, веками определявшие свое местоположение по солнцу, всего лишь несколько лет назад узнали, что и птицы поступают так же».
Теперь сомнений нет, что пернатые, как и люди, находят дорогу по солнцу.
Осталось сказать несколько слов о тех птицах, которые совершают перелеты по ночам, а днем отдыхают. Таких птиц немало. Садовая славка, славка-черноголовка и сорокопут-жулан путешествуют по ночам. В экспериментах с зеркалом и искусственным солнцем они вели себя так же, как и скворцы. По-видимому, эти птицы, хотя и летают ночью, а ориентируются все-таки по солнцу. Полагают, что они избирают нужное направление на закате, а потом всю ночь помнят его.
Что дело обстоит именно так, подтверждают некоторые наблюдения. Однажды Крамер выпустил славку-черноголовку и двух серых славок вблизи большого города. Выпустил он их после того, как солнце давно уже село, в темноте, и птички приняли отблеск на небе огней большого города за закат и взяли неправильное направление полета. Когда же на том самом месте выпускали птиц до заката, они успевали правильно ориентироваться, и городские огни их не сбивали.
Однако другие наблюдения показывают, что черноголовка и садовая славка избирают правильное направление и не видя солнца на закате. Когда ночное небо звездное, они летят без ошибок. Густые облака и слишком яркая луна мешают им. По-видимому, птички эти, помимо солнца, могут ориентироваться еще и по звездам. Опыты в планетарии подтвердили и это предположение.
Некоторые животные методам солнечной навигации обучаются постепенно, не сразу берут солнце в помощники, а лишь когда поживут немного, да привыкнут к расписанию, по которому термоядерный шарик перекатывается по небу.
Рыжие лесные муравьи, например, весной еще «не знают», по-видимому, что солнце — ориентир подвижный. За лето они эту истину усваивают твердо и, ориентируясь по солнцу, постоянно помнят о ней. Но если весной, на некоторое время, накрыть лесного муравья непрозрачным колпаком, а потом его снять, он побежит по неправильному пути. Впечатление такое, что, находясь в темноте, муравей не учел, что солнце это время не стояло на месте, поэтому когда он снова увидел свет, побежал под прежним углом к подвижному светилу и, конечно, побежал не туда. Летом и осенью этого не происходит: муравьи уже «знают», что солнце на месте не стоит, а природные хронометры помогают им внести поправку, как бы долго ни длилась их вынужденная остановка.
Итак, муравьи тоже ориентируются по солнцу. Но, по-видимому, не все: некоторые виды их, несмотря на все усилия экспериментаторов, не обнаружили таких способностей.
Паук-волк живет у берегов рек и озер. Если паука бросить в воду, он поплывет к берегу, на котором его поймали. Поплывет прямо, как бы далеко ни занесли его.
Исследователи брали этого паука, переносили на противоположный берег и там бросали в воду. Паук плыл изо всех сил к берегу, но странное дело, не к ближайшему, около которого бросили его, а к тому, где родился и жил. Рискуя жизнью, плыл поперек течения.
Какой берег родной, а какой не родной, паук узнавал по солнцу., Исследователи это доказали, искажая положение солнца с помощью зеркала. Потом паука подвергли тем же испытаниям, что и скворцов. После того, как продержали его много дней в темноте, физиологические часы паука вышли из строя, и он не мог уже, глядя на солнце, определить, какой берег свой, а какой чужой. Ненормальное чередование искусственного дня и ночи, пережитое накануне, сбивало его с толку.
Береговые блохи, рачки-бокоплавы, прыгающие, как кузнечики, по морским пляжам тоже находят свой дом по солнцу.
Эти рачки любят путешествовать, их не раз находили на суше далеко от моря. А однажды морского скакуна поймали на вершине горы. Он, правда, еще не добрался до самой вершины, но был схвачен на пути к ней — на высоте больше тысячи метров над уровнем моря.
У морских блох навигационные способности развиты прекрасно. В лабораториях они не хуже скворцов умели находить по солнцу правильное направление. Их всегда тянуло к морю и, где бы вы ни выпустили песчаных скакунов, они кратчайшей дорогой устремлялись к нему. Это на своей родине, в Италии. А вот когда песчаных скакунов привезли в Аргентину, они не смогли найти моря: их хронометры работали еще по европейскому времени, без связи с местным солнцем и только путали рачков.
Некоторые исследователи думают, что песчаные скакунчики, а также осьминоги, крабы и другие морские животные безошибочно находят дорогу к морю (когда заносят их на сушу), руководствуясь морскими шумами: инфра- и ультразвуками, которые не слышит человек.
Чтобы проверить и эту гипотезу, несколько сот морских блох продержали в лаборатории в условиях искусственного дня и ночи. На дворе был день, а в лаборатории ночь, и наоборот.
Когда рачков выпустили невдалеке от моря, они поползли не к нему, а прямо от него. Никакие морские шумы не помогли потому, что физиологические часы их опаздывали на 12 часов. Выпущенные же вместе с ними контрольные, не обработанные светом и тьмой, рачки поскакали правильно — прямо к морю.
Опыты с раками, крабами, пауками, саранчой и другими членистоногими животными окончательно подтвердили, теорию солнечной навигации. Почти каждое животное, подвергнутое испытанию, рано или поздно обнаруживало незаурядное умение ориентироваться по солнцу. Невольно приходит на ум мысль: видимо, это обычное в природе дело — отправляясь в путь, доверять судьбу свою солнцу. Возможно, и киты, и дельфины, и тюлени, так же как и птицы, пересекающие весной и осенью морские широты, плывут по планете, поглядывая на солнце в небе и прислушиваясь к «стуку хронометров» в своей груди.
Уже недолго осталось ждать — новые исследования скоро покажут, так ли это.
Археологи раскопали на месте древних городов Египта кладбища кошек в Бубастисе и Бени-Хасане, ибисов — в Ашмунене, баранов — в Элефантине и крокодилов — в Омбосе. Всем этим животным поклонялись, как богам. Много сил, много средств и времени потратили люди на сооружение гробниц, мумифицирование и похороны животных, которым жрецы приписали сверхъестественные свойства.
Даже древние греки поражались обилию богов-зверей и богов-растений в религиозных культах Египта. Смоковница, здесь не просто дерево, а перевоплощенная богиня Хатор. Лотос не болотная трава, а бог Нефертум. Баран — бог Хнум. Бога Гора представлял сокол, Анубиса — шакал, Тота — ибис, Сухоса — крокодил, а богиню Баст — кошка.
Среди многочисленных богов древнего Египта была и одна рыбка, обладающая совершенно уникальными способностями. (И поныне еще она вызывает суеверные страхи у жителей Нильской долины).
Вроде бы самая обычная рыбка, ничем особенно не примечательная. Правда, челюсти у нее несколько удлинены — вроде пинцета или небольшого хоботка, за что рыбку и прозвали водяным слоном. Но мало ли каких рыб не бывает. Есть рыбы с «клювами», есть похожие на лягушек, ежей, лошадей, на иглы, трубки и даже на луну. Что ж, всем им и поклоняться?
Нет, не челюсти водяного слона поразили воображение жрецов Египта: говорят, что рыбка эта может видеть… невидимое. Далее если зароется с головой в ил, а вы тихонечко к ней подойдете — все равно она почувствует, что кто-то стоит рядом и спрячется под корягу. В мутной воде водяной слон (ученые называют его сейчас мормирусом) отлично плавает хвостом вперед и ни на что не натыкается. И никакой сетью его нельзя поймать! Да и редкая хищная рыба может похвастаться, что закусывала мормирусом.
Разве это не чудо? Разве водяной слон не наделен сверхъестественным даром?
Лишь несколько лет назад наука сумела раскрыть тайну мормируса. Оказывается, природа наделила его удивительнейшим органом — радаром!
У многих рыб, всем это известно, есть электрические органы. У мормируса в хвосте тоже помещается небольшая «карманная батарейка». Напряжение тока, который она вырабатывает, невелико: всего 6 вольт. Но этого достаточно.
Каждую минуту радиолокатор мсрмируса посылает в пространство 80–100 электрических импульсов. Возникающие от разряда «батарейки» электромагнитные колебания частично отражаются от окружающих предметов и в виде радиоэха вновь возвращаются к мормирусу. «Приемник», улавливающий эхо, расположен в основании спинного плавника удивительной рыбки. Мормирус «ощупывает» окрестности с помощью радиоволн!
Сообщение о необычайных свойствах мормируса было сделано в 1953 году Восточноафриканским ихтиологическим институтом. Сотрудники института обратили внимание, что содержавшиеся в аквариуме мормирусы начинали беспокойно метаться, когда в воду опускали какой-нибудь предмет, обладающий высокой электропроводностью, например кусок проволоки. Возникла мысль: быть может, мормирус обладает способностью ощущать изменения электромагнитного поля, возбужденного его электрическим органом? Анатомы исследовали рыбку: парные ветви крупных нервов проходили вдоль ее спины — от головного мозга к основанию спинного плавника, где, разветвляясь на мелкие веточки, заканчивались. Видимо, здесь помещается орган, улавливающий отраженные радиоволны. Попробовали перерезать нервы, обслуживающие этот орган, и мормирус потерял чувствительность к электромагнитному излучению.
Живет мормирус на дне рек и озер и питается личинками насекомых, которые извлекает из ила длинными челюстями, словно пинцетом. Во время поисков пищи рыбка окружена обычно густым облаком мутной воды и ничего вокруг не видит. Капитаны кораблей по собственному опыту знают, насколько незаменим в таких условиях радиолокатор.
Мормирус не единственный на свете «живой радар». Замечательный радиоглаз обнаружен также и в хвосте электрического угря Южной Америки, «аккумуляторы» которого развивают рекордное напряжение тока — до 500 a, по некоторым данным, до 800 вольт!
Американский исследователь Кристофор Коутес после серии экспериментов, проведенных в Нью-Йоркском аквариуме, пришел к выводу, что небольшие бородавки на голове электрического угря — антенны радиолокатора. Они улавливают отраженные от окружающих предметов электромагнитные волны, излучатель которых расположен в конце хвоста угря. Чувствительность радарной системы этой рыбы такова, что угорь, очевидно, в состоянии установить, какой природы предмет попал в поле действия локатора. Если это годное в пищу животное, электрический угорь немедленно поворачивает голову в его сторону. Затем приводит в действие мощные электрические органы передней части тела, «мечет в жертву молнии» и не спеша пожирает убитую электрическим разрядом добычу.
Физическая природа электролокаторов у рыб еще не совсем ясна. Органы радиолокационного чувства животных только начинают изучаться, и нас ожидает здесь много интересных открытий.
Немало есть животных, за которыми прочно укоренилась недобрая слава оборотней. В каждом случае причиной суеверных страхов служила какая-нибудь необычная особенность их строения или образа жизни.
Сколько басен, легенд, поверий сложено о совах! Сколько этих несчастных птиц было распято на дверях домов, на стенах амбаров! Ведь суеверие утверждает, что замученная таким образом сова служит предупреждением нечистой силе и охраняет будто бы от ее вторжения жилища людей. Говорят, до сих пор в Тироле и в некоторых долинах Швейцарии можно увидеть пригвожденных сов.
Суеверных жителей Амазонки пугает «оборотень» с поэтическим именем «Мать Луны». Речь тоже идет о сове, которая летает над лесом с жуткой песней. Когда она летит, шелеста крыльев не слышно, и чудится, будто лес вокруг наполнен невидимыми духами, чьи стоны сжимают сердце даже храброго человека.
В Индии тоже водится сова улама, которую зовут здесь «чертовой птицей».
Именно потому, что они бесшумно летают и умеют так хорошо видеть в полном мраке, в то время как человек не в состоянии рассмотреть даже своих пальцев на вытянутой руке, суеверные люди во многих странах считают сов оборотнями. Между тем бесшумность полета совы и ее исключительная зоркость — величайшие из чудес природы, а не дьявола.
Все дело в удивительной конструкции крыльев и глаз совы.
По переднему краю крыла совы тянется острый гребень. При взмахе крыльев он тормозит потоки встречного воздуха, отклоняет их в сторону и таким образом гасит шумы, возникающие при смешении воздушных струй.
Задний край крыла совы тоже снабжен своеобразным глушителем — мягкой бахромой, которая уничтожает воздушные завихрения позади крыльев.
Вот почему совы летают бесшумно, точно призраки. Услышать приближение совы совершенно невозможно, даже если она пролетает над вами так низко, что ее можно схватить рукой.
Тонкость зрения совы всегда поражала и натуралистов. Птицы охотятся в темноте на мелких грызунов и десятками вылавливают их за ночь.
Может быть, совы, как и животные, с которыми мы уже познакомились, тоже разыскивают добычу с помощью какого-нибудь необычного чувства?
Некоторые ученые считают, что совы видят тепло, которое испускает тело их жертв. Возможно, что глаза совы улавливают невидимые для нашего зрения инфракрасные, то есть тепловые, лучи.
Каждая живая мышь, каждая пичужка излучает инфракрасные лучи. Хищник, наделенный своеобразными «термометрами», чувствительными к тепловым лучам, мог бы определять с их помощью местонахождение своих жертв.
Опыты с совами дали разноречивый результат. Одним ученым удалось подтвердить предположение о «тепловом» зрении совы. Другие же своими работами показали, что такого зрения у совы нет. Вопрос этот еще подлежит выяснению.
Однако термолокаторы все-таки были обнаружены у животных. Некоторые глубоководные кальмары, помимо обычных глаз, наделены еще так называемыми термоскопическими глазами, то есть органами, способными улавливать инфракрасные лучи. Эти глаза — небольшие темные точки, рассеяны у них по всей нижней поверхности хвоста. Под микроскопом видно, что устроены они как обычный глаз, но снабжены светофильтром, задерживающим все лучи, кроме инфракрасных. Светофильтр расположен перед преломляющей линзой — хрусталиком. Линза отбрасывает сконцентрированный пучок тепловых лучей на воспринимающий их орган.
Термолокаторы иной конструкции изучены недавно у змей. Об этом открытии стоит рассказать подробнее.
На востоке СССР, от прикаспийского Заволжья и среднеазиатских степей до Забайкалья и Уссурийской тайги, водятся некрупные ядовитые змеи, прозванные щитомордниками: голова у них сверху покрыта не мелкой чешуей, а крупными щитками.
Люди, которые рассматривали щитомордников вблизи, утверждают, что у этих змей будто бы четыре ноздри. Во всяком случае, по бокам головы (между настоящей ноздрей и глазом) у щитомордников хорошо заметны две большие и глубокие ямки.
Щитомордники — близкие родичи гремучих змей Америки, которых местные жители иногда называют квартонарицами, то есть четырехноздрыми. Значит, и у гремучих змей тоже есть на морде странные ямки.
Всех змей с четырьмя «ноздрями» зоологи объединяют в одно семейство, так называемых кроталид, или ямкоголовых. Ямкоголовые змеи водятся в Америке (Северной и Южной) и в Азии. По своему строению они похожи на гадюк, но отличаются от них упомянутыми ямками на голове.
Более 200 лет ученые решают заданную природой головоломку, пытаясь установить, какую роль в жизни змей играют эти ямки. Какие только не делались предположения!
Думали, что это органы обоняния, осязания, усилители слуха, железы, выделяющие смазку для роговицы глаз, улавливатели тонких колебаний воздуха (вроде боковой линии рыб) и, наконец, даже воздухонагнетатели, доставляющие в полость рта необходимый будто бы для образования яда кислород.
Проведенные анатомами 30 лет назад тщательные исследования показали, что лицевые ямки гремучих змей не связаны ни с ушами, ни с глазами, ни с какими-либо другими известными органами. Они представляют собой углубления в верхней челюсти. Каждая ямка на некоторой глубине от входного отверстия разделена поперечной перегородкой (мембраной) на две камеры — внутреннюю и наружную. Наружная камера лежит впереди и широким воронкообразным отверстием открывается наружу, между глазом и ноздрей. Задняя (внутренняя) камера совершенно замкнута. Лишь позднее удалось заметить, что она сообщается с внешней средой узким и длинным каналом, который заканчивается на поверхности головы около переднего угла глаза почти микроскопической порой. Однако размеры поры, когда это необходимо, могут, по-видимому, значительно увеличиваться: отверстие снабжено кольцевой замыкающей мускулатурой.
Перегородка (мембрана), разделяющая обе камеры, очень тонка (толщина около 0,025 миллиметра). Густые переплетения нервных окончаний пронизывают ее во всех направлениях.
Бесспорно, лицевые ямки представляют собой органы каких-то чувств. Но каких?
В 1937 году два американских ученых — Д. Нобл и А. Шмидт опубликовали большую работу, в которой сообщали о результатах своих многолетних опытов. Им удалось доказать, что лицевые ямки представляют собой термолокаторы! Они улавливают тепловые лучи и определяют по их направлению местонахождение нагретого тела, испускающего эти лучи.
Д. Нобл и А. Шмидт экспериментировали с гремучими змеями, искусственно лишенными всех известных науке органов чувств. К змеям подносили обернутые черной бумагой электрические лампочки. Пока лампы были холодные, змеи не обращали на них никакого внимания. Но вот лампочка нагрелась — змея это сразу почувствовала. Подняла голову, насторожилась. Лампочку еще приблизили. Змея сделала молниеносный бросок и укусила теплую «жертву». Не видела ее, но укусила точно, без промаха.
Экспериментаторы установили, что змеи обнаруживают нагретые предметы, температура которых хотя бы только на 0,2 градуса Цельсия выше окружающего воздуха (если их приблизить к самой морде). Более теплые предметы распознают на расстоянии до 35 сантиметров.
В холодной комнате термолокаторы работают точнее. Они приспособлены, очевидно, для ночной охоты. С их помощью змея разыскивает мелких теплокровных зверьков и птиц. Не запах, а тепло тела выдает жертву! У змей ведь слабое зрение и обоняние и совсем неважный слух. На помощь им пришло новое, совсем особенное чувство — термолокация.
В опытах Д. Нобла и А. Шмидта показателем того, что змея обнаружила тепловую лампочку, служил ее бросок. Но ведь змея, конечно, еще до того, как бросалась в атаку, уже чувствовала приближение теплого предмета. Значит, нужно найти какие-то другие, более точные признаки, по которым можно было бы судить о тонкости термолокационного чувства змеи.
Американские физиологи Т. Буллок и Р. Каулс провели в 1952 году более тщательные исследования. В качестве сигнала, оповещающего о том, что предмет обнаружен термолокатором змеи, они выбрали не реакцию змеи, а изменение биотоков в нерве, обслуживающем лицевую ямку.
Известно, что все процессы возбуждения в организме животных (и человека) сопровождаются возникающими в мышцах и нервах электрическими токами. Их напряжение невелико — обычно сотые доли вольта. Это так называемые «биотоки возбуждения». Биотоки нетрудно обнаружить с помощью электроизмерительных приборов.
Т. Буллок и Р. Каулс наркотизировали змей введением определенной дозы яда кураре. Очистили от мышц и других тканей один из нервов, разветвляющихся в мембране лицевой ямки, вывели его наружу и зажали между контактами прибора, измеряющего биотоки. Затем лицевые ямки подвергались различным воздействиям: их освещали светом (без инфракрасных лучей), подносили вплотную сильно пахнущие вещества, раздражали сильным звуком, вибрацией, щипками. Нерв не реагировал: биотоки не возникали.
Но стоило к змеиной голове приблизить нагретый предмет, даже просто человеческую руку (на расстояние 30 сантиметров), как в нерве возникало возбуждение — прибор фиксировал биотоки.
Осветили ямки инфракрасными лучами — нерв возбудился еще сильней. Самая слабая реакция нерва обнаруживалась при облучении его инфракрасными лучами с длиной волны около 0,001 миллиметра. Увеличивалась длина волны — сильнее возбуждался нерв. Наибольшую реакцию вызывали самые длинноволновые инфракрасные лучи (0,01–0,015 миллиметра), то есть те лучи, которые несут максимум тепловой энергии, излучаемой теплом теплокровных животных.
Оказалось также, что термолокаторы гремучих змей обнаруживают не только более теплые, но и более холодные, чем окружающий воздух, предметы. Важно лишь, чтобы температура этого предмета была хотя бы на несколько десятых долей градуса выше или ниже окружающего воздуха.
Воронкообразные отверстия лицевых ямок направлены косо вперед. Поэтому зона действия термолокатора лежит перед головой змеи. Вверх от горизонтали она занимает сектор в 45, а вниз в 35 градусов. Вправо и влево от продольной оси тела змеи поле действия термолокатора ограничено углом в 10 градусов.
Физический принцип, на котором основано устройство термолокаторов змей, совсем другой, чем у кальмаров.
Скорее всего, в термоскопических глазах кальмаров восприятие излучающего тепло объекта достигается путем фотохимических реакций. Здесь происходят, вероятно, процессы такого же типа, как и на сетчатке обычного глаза или на фотопластинке в момент экспозиции. Поглощенная органом энергия приводит к перекомбинации светочувствительных (у кальмаров — теплочувствительных) молекул, которые воздействуют на нерв, вызывая в мозгу представление воспринимаемого объекта.
Термолокаторы змей действуют иначе — по принципу своеобразного термоэлемента.
Тончайшая мембрана, разделяющая две камеры лицевой ямки, подвергается с разных сторон воздействию двух разных температур. Внутренняя камера сообщается с внешней средой узким каналом, входное отверстие которого открывается в противоположную сторону от рабочего поля локатора. Поэтому во внутренней камере сохраняется температура окружающего воздуха. (Индикатор нейтрального уровня!) Наружная же камера широким отверстием — теплоулавливателем направляется в сторону исследуемого объекта. Тепловые лучи, которые тот испускает, нагревают переднюю стенку мембраны. По разности температур на внутренней и наружной поверхностях мембраны, одновременно воспринимаемых нервами, в мозгу и возникает ощущение излучаемого тепловую энергию предмета.
Помимо ямкоголовых змей, органы термолокации обнаружены у питонов и удавов (в виде небольших ямок на губах). Маленькие ямки, расположенные над ноздрями у африканской, персидской и некоторых других видов гадюк, служат, очевидно, для той же цели.
В старину в Европе было широко распространено поверье о страшных вампирах-оборотнях, которые по ночам нападают на одиноких путников.
Как же были удивлены первые исследователи, проникшие в дебри Южной Америки, когда и здесь услышали рассказы о крылатых демонах ночи, сосущих человеческую кровь! Призраки рождаются из тьмы, бесшумно скользят в воздухе на перепончатых крыльях. Искусным волшебством они усыпляют свою жертву. Человек не может разрушить колдовских чар вампира и пробудиться, чтобы прогнать его.
Европейцы были поражены: эти рассказы напоминали им небылицы о фантастических вурдалаках и упырях, которые приходилось слышать от суеверных людей на родине, в Европе.
Исследователь Южной Америки Александр Гумбольдт был разбужен однажды жалобным воем собаки, которая сопровождала его в путешествиях по Ориноко. Пес жался к гамаку. Из небольшой ранки на морде сочилась кровь. Крупные летучие мыши бесшумно порхали над головой собаки.
Другой известный путешественник, Уоллес, сам стал жертвой крылатого вампира. Когда он спал, летучая мышь прокусила палец на его ноге. Кто бы мог подумать, что на свете есть летучие мыши, питающиеся кровью!
Чарлз Дарвин во время путешествия по Южной Америке поймал рукокрылого вампира с поличным: тот сидел на загривке у лошади и сосал ее кровь.
Постепенно было установлено, что вампиры не плод фантазии индейцев. Существует целое семейство летучих мышей, питающихся исключительно кровью млекопитающих животных. Подлетая к спящему человеку или зверю, вампир убаюкивает его мягкими взмахами крыльев, погружая в крепкий сон. Острыми, как бритва, резцами он срезает у жертвы кусочек кожи. Затем кончиком языка, усаженным роговыми бугорками, углубляет ранку. Обычно, чтобы не разбудить спящего, вампир парит над ним, слизывая на лету струящуюся из ранки кровь. Слюна вампира содержит особое обезболивающее, анестезирующее вещество и фермент, препятствующий свертыванию крови.
В остальном вампиры ничем не отличаются от других летучих мышей. Но уже одной этой их особенности вполне достаточно, чтобы среди суеверных людей за ними утвердилась мрачная репутация оборотней.
У летучих мышей очень интересная мистическая история. В народных поверьях они слывут за друзей черта, а иногда за его собственное воплощение. На иконах чертей рисовали с кожистыми, угловатыми крыльями летучих мышей. У ангелов же крылья, как у голубя. Редкая картина с изображением колдовской кухни какой-нибудь ведьмы или бабы-яги обходится без летучих мышей. Обычно художник, чтобы подчеркнуть демоническую обстановку, рисует в обществе ворона и совы — неизменных атрибутов ведьмы — еще и двух-трех летучих мышей.
В библии летучие мыши упоминаются как животные «нечистые», которых запрещено есть и ловить. В мифологии древних греков они были посвящены богине Персефоне, супруге Аида — царя загробного мира.
В Индии суеверные люди считают летучих мышей «болотными духами», которые подстерегают ночью заблудившихся путников и заманивают их в трясину.
Во многих странах Европы и сейчас еще бытует поверье, что летучая мышь, пролетая низко над головой человека, тем самым извещает несчастного о его близкой кончине. В Финляндии верили, что душа всякого спящего человека покидает его тело в образе летучей мыши, чтобы к утру вновь возвратиться. Убить летучую мышь — значит погубить уснувшего земляка.
В рассказах об оборотнях летучие мыши играют главную роль.
О всякого рода суевериях, связанных с летучими мышами, можно написать толстую книгу. А все дело в том, что летучие мыши ведут ночной образ жизни. Они вылетают на кормежку лишь в сумерки, когда, по поверьям, активизируется нечистая сила. Необычный, уродливый, с человеческой точки зрения, внешний вид этих зверюшек тоже, по-видимому, повинен в их дурной славе.
Днем летучие мыши прячутся по темным углам и щелям, в брошенных домах, на колокольнях, в кладбищенских склепах. Они боятся света! Очень подозрительно… Вот народная фантазия и соединила эту биологическую особенность рукокрылых животных с нелепыми поверьями о злых духах и колдунах, которые тоже творят будто бы свое черное дело под покровом ночи и прячутся по углам с первыми криками петухов.
Есть, впрочем, в поведении летучих мышей что-то странное и загадочное, что в силу одной своей необъяснимости породило суеверные толки. Речь идет о «шестом чувстве» летучих мышей. Люди о нем уже давно догадались, но понять, что это такое, никак не могли. И поэтому это чувство казалось сверхъестественным даром, не доступным человеческому пониманию.
Но наука и тут посрамила суеверие.
Летом 1793 года, на рассвете, ученый аббат Ладзаре Спалланцани залез на колокольню собора в Павии. Сумрак только начинал рассеиваться, и летучие мыши, возвращаясь из ночных полетов, прятались по разным закоулкам под сводами старой башни. Аббат ловил летучих мышей и сажал в мешок. Потом с мешком спустился с колокольни и пошел домой.
Там он выпустил их в большой комнате. От потолка до пола в ней было натянуто много тонких нитей. Выпуская мышей, Спалланцани заклеивал каждой глаза воском. И вот по старому залу заметались крылатые тени.
Но ни одна мышь не задела за нитку! Ни одна! Словно им и не нужны были глаза, чтобы видеть.
Спалланцани отпустил потом этих мышей. А рано утром на следующий день опять полез на колокольню. Снова наловил летучих мышей. Среди них были и старые его знакомые — слепые зверьки. Он вскрыл их: желудки полны комаров! Значит, чтобы продуктивно, так сказать, охотиться, этим зверюшкам совсем не нужны глаза. Спалланцани решил, что летучие мыши наделены каким-то особенным, не ведомым человеку чувством, которое и помогает им ориентироваться в полете. Швейцарский натуралист Шарль Жюрин узнал об опытах Спалланцани. Он повторил их: да, слепые мыши летают не хуже зрячих. Тогда Шарль Жюрин заткнул их уши воском.
Результат был неожиданным: летучие мыши стали натыкаться на стены, точно слепые.
В чем дело? Не могут же они видеть ушами?
Спалланцани, узнав об опытах Шарля Жюрина, подумал вначале, что произошла какая-то ошибка, и решил проверить, так ли это.
Он изготовил тонкие медные трубочки точно по размеру ушных отверстий летучих мышей. Кропотливая это была работа: ведь приходилось отливать трубочки толщиной меньше миллиметра. Медные втулки вставили летучим мышам в уши, они отлично летали и на препятствия не натыкались. Когда же трубочки заткнули воском, мыши «ослепли».
В чем же дело? Спалланцани знал об этом не больше своих критиков. А критиков объявилось много, и все дружно высмеивали аббата-фантазера.
Жорж Кювье, знаменитый французский анатом и палеонтолог, тоже не хотел верить, что слух имеет какое-то значение в ориентировке летучих мышей. Ж. Кювье выдвинул свою гипотезу, которая должна была объяснить таинственные способности летучих мышей.
Летучие мыши, утверждал он, обладают очень тонким осязанием. Особенно чувствительна у них кожа крыльев. Настолько чувствительна, что, приближаясь к препятствию, летучая мышь воспринимает сгущение воздуха, возникающее между ее телом и встречным предметом. Это ощущение служит сигналом — впереди препятствие! И «пилот» изменяет курс.
Больше 100 лет продержалась гипотеза Ж. Кювье. Лишь в середине нашего столетия с помощью новейших приборов удалось установить, наконец, истину.
К решению этой интересной проблемы ученые пришли почти одновременно в разных странах.
Голландец Свен Дийграаф решил проверить, действительно ли осязание помогает летучим мышам избегать препятствия. Он перерезал осязательные нервы крыльев: оперированные животные отлично летали. Значит, осязание здесь ни при чем. Тогда экспериментатор лишил летучих мышей слуха — они сразу точно ослепли.
Дийграаф рассуждал так: поскольку стены и предметы, встречающиеся летучим мышам в полете, не издают никаких звуков, значит кричат сами мыши. Эхо их собственного голоса, отраженное от окружающих предметов, извещает зверюшек о препятствии на пути.
Дийграаф заметил, что летучая мышь, прежде чем пуститься в полет, раскрывает рот: очевидно издает не слышные для нас звуки, «ощупывая» ими окрестности. В полете летучие мыши тоже то и дело раскрывают рот (даже когда не охотятся за насекомыми).
Это наблюдение подало мысль Дийграафу проделать следующий опыт. Он надел на голову зверька бумажный колпак. Спереди, точно забрало у рыцарского шлема, в колпаке открывалась и закрывалась маленькая дверка.
Летучая мышь с закрытой дверкой на колпаке не могла летать, натыкалась на предметы. Стоило лишь в бумажном шлеме поднять забрало, как зверек преображался, его полет вновь становился точным и уверенным.
Серию опытов над летучими мышами провел советский ученый, профессор А. П. Кузякин. Он залепил им пластилином рот и уши и выпустил в комнате с натянутыми вдоль и поперек веревками. Почти все зверьки не смогли летать.
Экспериментатор установил новый интересный факт. Летучие мыши, впервые пущенные в помещение для пробного полета с открытыми глазами, «многократно и с большой силой (как только что пойманные птицы) ударялись о стекла незанавешенных окон».
Это происходило днем. Вечером при электрическом освещении летучие мыши уже не натыкались на стекла. Значит, днем, когда хорошо видно, летучие мыши доверяют больше зрению, чем другим органам чувств. А ведь зрению летучих мышей многие исследователи склонны были совсем не придавать значения.
Профессор А. П. Кузякин продолжил опыты в лесу. На головы зверькам он надел колпачки из черной бумаги. Теперь они не могли ни видеть, ни пользоваться своим акустическим радаром. Летучие мыши не рискнули лететь. Они раскрывали крылья и опускались на них, как на парашютах, на землю. Лишь некоторые отчаянные полетели на авось. Результат был печальным: зверьки ударились о деревья и упали на землю.
Тогда в черных колпачках вырезали три отверстия — одно для рта, два для ушей. Зверьки без страха пустились в полет: «летели быстро и смело, свободно избегая как стволов деревьев, так и мелких веток крон».
А. П. Кузякин пришел к выводу, что органы звуковой ориентировки летучих мышей «могут почти полностью заменить зрение, а органы осязания… никакой роли в ориентировке не играют, и зверьки ими в полете не пользуются».
Изучая способы ориентировки летучих мышей, ученые поднесли этих зверюшек к прибору, который мог «слышать» ультразвуки. И сразу же стало ясно, что летучие мыши издают множество звуков, но почти все эти звуки попадают в диапазон частот, лежащих за порогом возможностей человеческого уха.
С помощью электротехнической аппаратуры сумели обнаружить и исследовать физическую природу издаваемых летучими мышами звуков. Установили также, вводя особые электроды во внутреннее ухо подопытных зверьков, какой частоты звуки воспринимают органы их слуха.
Изучением этой проблемы занялись и другие исследователи. И вот что было установлено.
С физической точки зрения, всякий звук — это колебательные движения, распространяющиеся волнообразно в упругой среде. Звуки, издаваемые животными, возникают в результате колебания голосовых связок, натянутых, как своеобразные струны, в гортани животного.
Чем больше колебаний совершает в секунду тело (или упругая среда), тем выше частота звука. Самый низкий человеческий голос (бас) обладает частотой колебаний около 80 раз в секунду, или, как говорят физики, частота его колебаний достигает 80 герц. Самый высокий голос около 1400 герц.
В природе и технике известны звуки еще более высоких частот — в сотни тысяч и даже миллионы герц. Рекордно высокий звук у кварца — до одного миллиарда герц! Мощность звука колеблющейся в жидкости кварцевой пластинки в 40 тысяч раз превышает силу звука мотора самолета. Но мы не глохнем от этого «адского грохота» только потому, что не слышим его. Человеческое ухо воспринимает звуки с частотой колебаний лишь от 16 до 20 тысяч герц. Более высокочастотные акустические колебания принято называть ультразвуками — их волнами летучие мыши и «ощупывают» окрестности.
Ультразвуки возникают в гортани летучей мыши. Гортань по своему устройству напоминает обычный свисток. Выдыхаемый из легких воздух вихрем проносится через гортань — возникает «свист» очень высокой частоты, до 150 тысяч герц.
Летучая мышь может периодически задерживать поток воздуха. Затем он с огромной силой вырывается наружу. Давление проносящегося через гортань воздуха вдвое больше, чем в паровом котле. Неплохое достижение для зверька весом в 5–20 граммов!
В гортани летучей мыши возбуждаются кратковременные высокочастотные звуковые колебания — ультразвуковые импульсы. В секунду следует от 5 до 60, а у некоторых видов даже от 10 до 200 импульсов. Каждый импульс-«взрыв» длится всего 2–5 тысячных долей секунды (у некоторых видов 5–10 сотых секунды).
Краткость звукового сигнала — очень важный физический фактор. Лишь благодаря ему возможна точная эхолокация, то есть ориентировка с помощью ультразвуков.
От препятствия, которое удалено на 17 метров, отраженный звук возвращается к зверьку приблизительно через одну десятую секунды. Если звуковой сигнал продлится больше десятой доли секунды, то его эхо, отраженное от предметов, расположенных ближе 17 метров, будет восприниматься органами слуха зверька одновременно с собственным звуком.
А ведь именно по промежутку времени между концом посылаемого сигнала и первыми звуками вернувшегося эта летучая мышь инстинктивно получает представление о расстоянии до предмета, отразившего ультразвук.
Поэтому звуковой импульс так краток.
Советский ученый Е. Я. Пумпер высказал в 1946 году очень интересное предположение, которое хорошо объясняет физиологическую природу эхолокации. Он считает, что летучая мышь каждый новый звук издает сразу же после того, как услышит эхо предыдущего сигнала. Таким образом, импульсы рефлекторно следуют друг за другом: раздражителем, вызывающим их, служит воспринимаемое ухом эхо. Чем ближе летучая мышь подлетает к препятствию, тем быстрее возвращается эхо, и, следовательно, тем чаще издает зверек новые эхолотирующие «крики». Наконец при непосредственном приближении к препятствию звуковые импульсы начинают следовать друг за другом с исключительной быстротой. Это сигнал опасности! Летучая мышь инстинктивно изменяет курс полета, уклоняясь от направления, откуда отраженные звуки приходят слишком быстро.
Эхолокатор летучих мышей — очень точный навигационный «прибор»: он в состоянии запеленговать даже микроскопически малый предмет диаметром в 0,1 миллиметра!
И только когда экспериментаторы уменьшили толщину проволоки, натянутой в помещении, где порхали летучие мыши, до 0,07 миллиметра, зверьки стали на нее натыкаться.
Летучие мыши наращивают темп эхолотирующих сигналов примерно за 2 метра от проволоки. Значит, за 2 метра они ее и «нащупывают» своими криками. Но летучая мышь не сразу меняет направление, летит и дальше прямо на препятствие и лишь в нескольких сантиметрах от него резким взмахом крыла отклоняется в сторону.
С помощью сонаров[3], которыми их наделила природа, летучие мыши не только ориентируются в пространстве, но и добывают корм.
Все без исключения мелкие летучие мыши из подотряда микро-рукокрылых, наделены эхолотами. Но модели этих «приборов» у них разные. В последнее время исследователи выделяют в основном три типа природных сонаров: шепчущий, скандирующий и чирикающий, или частотномодулирующий.
Шепчущие летучие мыши обитают в тропиках Америки. Многие из них, подобно летучим собакам, питаются фруктами. Ловят также и насекомых, но не в воздухе, а на листьях растений. Их эхолотирующие сигналы представляют собой очень короткие и очень тихие щелчки. Каждый звук длится тысячную долю секунды и очень слаб. Услышать его могут только очень чувствительные приборы. Иногда, правда, летучие мыши-шептуны «шепчут» так громко, что и человек их слышит. Но обычно сонар их работает на частотах в 150 килогерц.
Знаменитый вампир тоже шептун. Нашептывая неведомые нам «заклинания», он отыскивает в лесах Амазонки измученных путешественников и сосет их кровь. Заметили, что собаки редко бывают искусаны вампирами: тонкий слух заранее предупреждает их о приближении кровососов. Собаки просыпаются и убегают. Ведь вампиры нападают только на спящих животных. Были проделаны даже такие опыты. Собак выдрессировали: когда они слышали «шепот» вампиров, сейчас же начинали лаять и будили людей. Предполагается, что будущие экспедиции в американские тропики будут сопровождать эти дрессированные «вампиролокаторы».
Скандируют подковоносы. Некоторые из этих странных летучих мышей обитают на юге нашей страны: в Крыму, на Кавказе и в Средней Азии. Подковоносами они названы за наросты на морде, похожие на подкову, двойным кольцом окружающую ноздри и рот. Наросты непраздные украшения — это своего рода рупор, направляющий звуковые сигналы узким пучком в ту сторону, куда смотрит летучая мышь. Обычно зверек висит вниз головой и, поворачиваясь (почти на 360 градусов!) то вправо, то влево, ощупывает звуком окрестности. Тазобедренные суставы у подковоносов очень гибки, поэтому и могут они проделывать такие артистические повороты. Как только в поле действия их локатора попадает комар или жук, самонаводящийся, летательный аппарат срывается с ветки и пускается в погоню, за горючим — за пищей.
Этот «летательный аппарат», кажется, в состоянии даже определить, куда летит жертва: приближается ли к суку, на котором висит подковонос, или удаляется от него. Сообразно с этим меняется и тактика преследования.
Подковоносы пользуются на охоте очень продолжительными (если сравнить их с криками других летучих мышей) и однотонными звуками. Каждый сигнал длится десятую или двадцатую долю секунды и частота его звучания не меняется. Всегда равна 100 или 120 килогерцам. Иногда и 60 килогерцам, в зависимости от вида животного.
Но вот наши обычные летучие мыши и их североамериканские родичи эхолотируют пространство модулированными по частотам звуками, как и лучшие модели созданных человеком сонаров. Тон сигнала постоянно меняется — значит, меняется и высота отраженного звука. А это в свою очередь означает, что в каждый данный момент высота принимаемого эха не совпадает с тоном отправляемого сигнала. И неспециалисту ясно, что такое устройство значительно облегчает эхолотирование.
Малая рыжая ночница начинает свое чириканье звуком с частотой около 90 килогерц, а заканчивает его нотой в 45 килогерц. За две тысячных доли секунды, пока длится ее крик, сигнал пробегает по шкале частот вдвое более длинный диапазон, чем весь спектр воспринимаемых человеческим ухом звуков! В крике около 50 звуковых волн, но среди них нет и двух одинаковой длины. Таких частотно-модулированных криков следует 10 и 20 каждую секунду. Приближаясь же к препятствию или к ускользающему комару, летучая мышь учащает свои сигналы. Теперь уже чирикает она не 20, а 200 раз в секунду.
Сравнительно недавно были открыты летучие мыши-рыболовы. Сонар у них тоже частотно-модуляционного типа. Уже описано четыре вида таких мышей. Обитают они в тропической Америке. После полудня вылетают на добычу и охотятся всю ночь. Порхают низко над водой. Вдруг опускают в воду лапки, выхватывают из моря рыбешку и тут же отправляют ее в рот. Лапки у рукокрылых рыболовов длинные, когти острые и кривые, как у скопы — их пернатого конкурента. Только, конечно, не такие большие.
После полудня 7 марта 1949 года исследовательское судно «Атлантик» прослушивало море в 170 милях к северу от Пуэрто-Рико. Внизу под кораблем были огромные глубины. Пятикилометровые толщи соленой воды наполняли гигантскую впадину в земле.
И вот из этой бездны донеслись громкие крики. Один крик, потом его эхо. Еще крик — и опять эхо. Много криков подряд, с промежутком примерно в полторы секунды. Каждый длился около трети секунды, и высота его тона была 500 герц.
Тут же подсчитали, что неведомое существо находилось на глубине примерно 3,5 километра. А эхо его голоса отражалось от морского дна и потому добегало до приборов корабля с некоторым запозданием.
Поскольку киты на такую глубину не ныряют, а раки и крабы не производят столь громких звуков, биологи решили, что в бездне кричала какая-то рыба. И кричала с целью: звуком зондировала океан. Измеряла, попросту говоря, его глубину. Изучала местность, рельеф дна.
Идея эта теперь мало кому кажется невероятной. Ибо уже точно установлено, что рыбы, которых долго считали немыми, издают тысячи всевозможных звуков, ударяя особыми мышцами по плавательным пузырям, как по барабанам, другие скрежещут зубами, щелкают костяшками своей брони. Многие из этих звуков звучат в ультракоротком диапазоне и употребляются, по-видимому, для эхолокации и ориентировки в пространстве. Значит, как и у летучих мышей, у рыб есть свои сонары.
Эхолокаторы рыб еще не изучены, но у дельфинов исследованы они прекрасно.
Дельфины очень «болтливы». Ни минуты не помолчат. И звуки, которые они издают, очень разнообразны. Большая их часть составляет разговорный, так сказать, лексикон дельфинов, и эти звуки нас сейчас не интересуют. Другие же явно обслуживают сонары.
Дельфин афалина свистит, щелкает, хрюкает, лает, визжит на разные голоса в диапазоне частот от 150 до 155 тысяч герц. Но когда он и «молча» плывет, его сонар постоянно ощупывает окрестности «дождем» быстрых криков, или, как говорят еще, — кланов. Длятся эти крики не больше нескольких миллисекунд и повторяются обычно 15–20 раз в секунду, а иногда и сотни раз!
Малейший всплеск на поверхности воды — и дельфин сейчас же учащает свои крики, «ощупывая» ими погружающийся предмет. Эхолокатор дельфина настолько чувствителен, что даже маленькая дробинка, осторожно опущенная в воду, не ускользает от его внимания. Рыба, брошенная в водоем, засекается немедленно. Дельфин пускается в погоню. Не видя в мутной воде добычу, безошибочно преследует ее. Вслед за рыбой точно меняет курс. Прислушиваясь к эху своего голоса, дельфин слегка наклоняет голову то в одну, то в другую сторону.
Считают, что крики дельфины используют для ближней ориентировки. Общая разведка местности и ощупывание более удаленных предметов производится свистом. И свист этот частотно модулирован! Но в отличие от такого же типа сонаров летучих мышей начинается он более низкими нотами, а заканчивается высокими.
Другие киты — и кашалоты, и финвалы, и белухи — тоже, по-видимому, ориентируются с помощью ультразвуков. Вот только не знают еще, чем они издают эти звуки. Одни исследователи думают, что ноздрей, другие — что горлом. Хотя настоящих голосовых связок у китов и нет, но их с успехом могут заменить, так некоторые считают, особые наросты на внутренних стенках гортани.
За последние 10–15 лет биофизики с изумлением установили, что природа, по-видимому, не очень скупилась, когда наделяла своих детей сонарами. От летучих мышей к дельфинам, от дельфинов к рыбам, птицам, крысам, мышам, обезьянам, жукам переходили исследователи со своими приборами; всюду обнаруживая ультразвуки.
Эхолотами вооружены, оказывается, многие птицы. Кулики-галстучники, кроншнепы, совы и некоторые певчие птицы, застигнутые в полете туманом и темнотой, разведуют путь с помощью звуковых волн. Криком они «ощупывают» землю и по характеру эха узнают о высоте полета, близости препятствий, о рельефе местности.
Жирные козодои или гуахаро, как их называют в Америке, живут в пещерах Перу, Венесуэлы, Гвианы и на острове Тринидад. Они тоже, когда летают в темноте, посылают вперед акустических разведчиков.
Очевидно, с целью эхолокации издают ультразвуки небольшой частоты (20–80 килогерц) и многие другие животные: морские свинки, крысы, сумчатые летяги и даже некоторые южноамериканские обезьяны.
Мыши и землеройки в экспериментальных лабораториях, прежде чем пуститься в путь по темным закоулкам лабиринтов, посылали вперед быстрокрылых разведчиков — ультразвуки. В полной темноте они отлично находят норы в земле. И тут помогает эхолот: из этих дыр эхо не возвращается!
А недавно у некоторых моллюсков был открыт (наконец-то!) и магнитный компас, который так упорно искали у птиц и не нашли. Доказано, что улитки нассариусы ориентируются в воде, следуя указаниям земного магнетизма.
Инженеры-бионики рассчитывают сконструировать много новых навигационных устройств, изучая живые модели. Перспективы здесь богатейшие: человеку есть чему поучиться у природы.
Необычные повадки животных, странные, еще не изученные особенности их образа жизни, дают нередко пищу для нелепых домыслов и суеверных «гипотез». Религия никогда не упускала случая воспользоваться этим обстоятельством.
«…Всякая религия, — пишет Ф. Энгельс, — является не чем иным, как фантастическим отражением в головах людей тех внешних сил, которые господствуют над ними в их повседневной жизни, — отражением, в котором земные силы принимают форму неземных».
Известно немало фактов, когда жрецы, попы, монахи для подкрепления своего учения специально фабриковали «чудеса» с помощью достижений химии, физики или биологии (пресловутая кровь святого Януария, обновление крестов и икон, «самовозгорание» свечей, «плачущие» иконы, бактерицидные свойства серебряных крестов и т. п.). Грубый обман обычно обнаруживался, и попы-мистификаторы попадали в скандальные истории. Гораздо большего достигали они в своей религиозной пропаганде, используя загадочные явления природы (затмения, «кровавые дожди», деятельность бактерий и пчел, загадки инстинкта и шестого чувства). К такого рода спекуляциям давно прибегают представители всех религий и верований.
Однако странные явления природы рано или поздно находят научное объяснение, и тогда оказывается, что в основе их лежат естественные закономерности, «земные силы», принятые невежественными людьми за проявление «неземных сил».
В этом, я полагаю, вы не раз имели возможность убедиться, читая эту небольшую брошюру.
Путеводные нити запахов … 6
Дети Мнемозины … 116
Дети солнца … 14
Радары и термолокаторы … 36
Эхо и навигация … 44
Человеку требуется 8–10 дней, чтобы полностью приспособить свои физиологические ритмы к новому течению дня и ночи.
Это у одного скворца. У второго кормушка была на западе, а искал он ее на севере.