Загадки ориентировки.

Следовательно, поведение животных подчиняется строго определенным законам, основой которых являются соответствующие условия окружающей среды, например земное притяжение, свет и т. д.

Каждый из живущих ныне видов животных в ходе своего развития, длившегося сотни миллионов лет, приобрел органы чувств, с помощью которых он воспринимает отдельные изменения окружающей среды. В течение этого длительного периода времени у животных сформировались ответные движения и другие реакции на раздражения. Различные факторы окружающей среды приобрели определенное значение для разных животных. Однако нельзя думать, будто из бесконечного многообразия факторов окружающей среды каждое животное отбирает те, которые замечаем и мы, люди. Часто трудно установить, какие раздражители окружающей среды дают ключи к пониманию поведения отдельных животных.

Однако некоторые исследователи с идеалистическим уклоном предполагают, что животные обладают таинственными, кажущимися даже сверхъестественными способностями. Их поведение кажется людям непонятным. Однако в действительности это не так. Рано или поздно всегда удается найти естественнонаучное, материалистическое объяснение поведению животных, которое прежде казалось поразительным, но для этого надо подходить к вопросу с большим терпением и вдумчивостью. Приведем здесь несколько известных примеров.

Для того чтобы раскрыть секрет ориентировки летучих мышей, потребовались исследования, проводившиеся в течение добрых полутора столетий. Первые опыты были проделаны еще Спалланцани в конце XVIII в. Этот чрезвычайно многосторонний ученый - священник, лингвист, историк - был одним из основателей экспериментального естествознания.

Спалланцани впустил летучих мышей в темное помещение, в котором повсюду были натянуты веревки с привязанными к ним маленькими колокольчиками. Летучие мыши летали в темном помещении, не задевая ни одну из веревок. Спалланцани подумал, что летучие мыши видят в темноте, и выколол им глаза. Но слепые летучие мыши с такой же ловкостью продолжали свои полеты, как и прежде.

Работа исследователя застопорилась, он начал было подозревать существование у летучих мышей каких-то сверхъестественных способностей. В это время один из друзей сообщил ему из Женевы, что летучие мыши обходят все препятствия благодаря своему слуху. Действительно, когда Сналланцани залил уши этих животных воском, они, утратив свою замечательную способность ориентироваться, налетали на натянутые веревки. (Эти летучие мыши, впрочем, с большим трудом решались подняться в воздух.)

На этом завершились исследования Спалланцани. Позже распространилось мнение известного биолога Кювье, утверждавшего, что у летучих мышей чрезвычайно развито осязание и что именно этим объясняются их поразительные способности.

Наконец, в 1941 г. Галамбошу и Гриффину удалось раскрыть загадку способности летучих мышей ориентироваться в темноте. В настоящее время уже общеизвестно, что летучие мыши ориентируются при помощи ультразвука. Летучие мыши улавливают звуки, достигающие 100 000 колебаний в секунду. Человеческое ухо, воспринимающее звуки, имеющие около 16000-20000 колебаний в секунду, конечно, не слышит ультразвуков. Однако летучие мыши способный издавать подобные "коротковолновые" звуки. Во время полета они непрерывно издают, если можно так выразиться, крики, состоящие из ультразвуков. Особенностью этих звуков является то, что они отражаются даже от самых мельчайших предметов так же, как отражаются электромагнитные волны радарных установок. Они слышат эхо издаваемых ими ультразвуков, недоступных нашему слуху, а эти отраженные звуки как бы обрисовывают форму предметов.

Можно ли слышать форму предметов?

Форму предметов на больших расстояниях мы узнаем в результате отражения электромагнитных волн (света), а вблизи - на ощупь. Следовательно, существует два способа осязания, которые дают нам возможность непосредственно воспринимать размеры предметов. Размеры предметов - это свойства, находящиеся вне нас. Также независимо от нас существует в окружающей среде свет, то есть электромагнитные колебания. Когда мы на ощупь определяем форму предмета, то молекулы поверхности нашего тела приходят в непосредственное соприкосновение с молекулами предметов. Когда мы воспринимаем отражение световых лучей от предметов, то получаем косвенное представление об их поверхности. С принципиальной точки зрения все равно, использует ли организм отражение света, или же, например, отражение ультразвука. Своеобразный слух летучих мышей не представляет собой сверхъестественного явления, но подобный способ получения сведений о форме предметов недоступен человеку.

Научные исследования установили, что летучие мыши с помощью ультразвука обнаруживают летающих ночных бабочек. Бабочки слышат "ультразвуковые" крики летучих мышей. Ультразвук как бы парализует бабочек, и они падают вниз, спасаясь от своих преследователей.

Изучение поведения летучих мышей помогло людям раскрыть определенные свойства ультразвука. Изучение поведения пчел раскрыло значение поляризованного света для ориентации некоторых животных.

Из обширного мира насекомых одомашнены только шелкопряд и пчела. Жизнь пчел представляет собой одно из интереснейших явлений животного мира. Их поведение чрезвычайно сложно, но особенности их жизни в настоящее время уже в значительной мере изучены. Для нас теперь особенно интересно то, что пчелы способны не только собирать пищу в улей, но могут указать другим пчелам место, где обнаружена пища, и побудить их принять участие в накоплении большего ее количества. Метод, с помощью которого они "передают свой опыт", называется "танцем" пчел.

"Танец" пчелы.

Одна из форм этого танца состоит в том, что пчела бегает по полу улья так, как конькобежец-фигурист, выписывающий "восьмерку". Она делает один круг, затем рядом с этим кругом - второй, а потом вновь возвращается к прежнему кругу и т. д., то есть движется по контуру восьмерки. Середина этой восьмерки представляет собой прямую линию, являющуюся линией соприкосновения двух похожих па окружности замкнутых кривых (нельзя считать, что это два соприкасающихся точных круга, скорее это две кривые, которые похожи на контур двух булочек, приложенных друг к другу нижней частью). Направление этой прямой линии обозначает, как выяснилось, направление к обнаруженному источнику питания по отношению к солнцу (см. рис.)

Откуда знает, однако, пчела, прилетевшая на "место танца", в каком направлении от нее расположен источник питания? В случае танца по горизонтальной плоскости пчела только тогда может установить это направление, если снаружи на нее падает хотя немного света. Для нее достаточно, если виднеется кусочек синего неба.

Следовательно, пчела может использовать синеву неба для определения направления. Верно ли это?

С экспериментальной целью в улей, повернутый к северу, зеркалом отразили синеву западной части неба. После этого направление танца пчел внезапно изменилось. Следовательно, пчелы действительно в состоянии каким-то образом ориентироваться по синеве неба. С помощью опытов удалось объяснить это явление. Выяснилось, что пчелы чувствуют поляризованный свет, а отраженный от неба свет имеет примесь поляризованного света.

Мы знаем, что свет - это электромагнитные волны. В обычном неполяризованном свете колебания бывают различных направлений. В поляризованном свете колебания - одного направления, поэтому при отражении, т. е. при преломлении, он ведет себя иначе, чем простой свет. Человеческий глаз без соответствующих оптических приборов не может различить простой и поляризованный свет. Теперь у нас достаточно этих сведений и мы можем вернуться к затронутому вопросу.

Процент поляризованного света и его направление на разных участках небосклона связаны с положением солнца, и, таким образом, при помощи поляризованного света по голубым участкам неба можно сделать вывод о положении солнца. Для пчел этот процесс настолько же прост, как для нас - различение цвета. С точки зрения восприятия пчел, это явление очень простое, но если мы попытаемся перевести его на язык физики, то все станет довольно сложным.

Из всего сказанного особенно важно то, что исследование явлений, связанных с ориентацией пчел, и других особенностей их поведения, кажущихся непонятными, привело науку к познанию роли поляризованного солнечного света у животных. Выяснилось, что и птицы способны, не видя солнца, чувствовать с помощью поляризованного света положение солнца.

Конечно, и это было выяснено с помощью опытов. Опыты были проведены над скворцами, т. е. над птицами, которые осенью улетают. В период отлета скворцы, содержащиеся в большой клетке, начинают собираться в той ее части, которая соответствует направлению перелета птиц, находящихся на воле5. Как устанавливают скворцы соответствующее направление?


5 Некоторые птицы, совершающие перелет ночью, собираются по ночам в той стороне, в которую во время перелета летят их сородичи; они даже бьются о стенку клетки, препятствующую их дальнейшему движению. Иногда они поворачиваются в направлении перелета и, сидя на жердочке, просто машут крыльями или же вновь и вновь перелетают через клетку все в том же направлении.- Прим. отв. ред.


Выяснилось, что куда бы мы ни переносили клетки с этими птицами, достаточно было им увидеть маленький кусочек неба, как они тут же перемещались в указанную часть клетки. Способность птиц ориентироваться основывается на свойствах поляризованного света точно так же, как это происходит у пчел. Если около клетки поставить зеркало, в котором отражен небосклон, т. е. если птицы увидят природу "наизнанку", то они немедленно перемещаются в противоположном направлении.

Упомянем еще об одном-двух фактах, связанных со способностью птиц ориентироваться во время перелета, которые кажутся загадочными. Птицы, оставляя места гнездования, совершают во время своего перелета в теплые края путь в несколько тысяч километров, а весной снова возвращаются назад. Поразительной является, например, способность почтовых голубей возвращаться домой, пролетая многие сотни километров.

Недавно выяснилось, что перелетные птицы ориентируются днем по солнцу, а ночью по звездам. Этому способствует опыт, накопленный и переданный десятками и сотнями тысяч птичьих поколений. Можно доказать, например, способность птиц ориентироваться по звездам. Известно, что перелетные птицы, живущие в больших клетках, осенью концентрируются в южном конце клетки, а весной - в северном.

Расположение полукружных каналов.

На сводчатой крыше клетки воспроизводили, как на экране, картину ночного неба с точным расположением звезд. В течение некоторого времени птицам показывали по ночам картину неба, соответствовавшую привычному пути осеннего перелета, и птицы располагались в клетке согласно направлению их перелета. Затем внезапно восстановили картину небосвода, которая существовала до начала опыта. Это привело птиц в полное смятение, но очень быстро они переместились в том направлении, которое соответствовало направлению их перелета.

Следовательно, птицы способны изменять свое расположение в зависимости от расположения звезд на небе. Совершенно ясно, что эта способность является основой для ориентации во время перелета.

Что же касается способности почтовых голубей ориентироваться, то и здесь ученые во многом разобрались. Раньше, однако, нам необходимо познакомиться с так называемыми полукружными каналами, являющимися органами равновесия и составляющими часть внутреннего уха у позвоночных. В височной кости позвоночных с обеих сторон расположены по три маленьких канальчика. Это и есть полукружные каналы, которые располагаются очень своеобразно: два из них лежат всегда в одной и той же плоскости, т. е. шесть полукружных каналов располагаются в трех плоскостях. В свою очередь три плоскости пересекают друг друга под прямым углом. Эти особенности и обеспечивают деятельность полукружных каналов.

Действие полукружных каналов.

В полукружных каналах содержится жидкость. Каждый полукружный канал имеет выпуклую часть, в которой расположена поперечная перегородка. Куда бы ни повернулась голова животного, эта жидкость в силу инерции следует за поворотом головы только с опозданием и оказывает давление на перегородку. Это и производит раздражение6. Давление жидкости на перегородку в спаренных полукружных каналах меняется в зависимости от того, в какую сторону происходит поворот головы и куда повернется животное. Если почтовый голубь летит прямо, необходимо лишь, чтобы он неподвижно держал голову, тогда всякое отклонение от прямого курса раздражает полукружные каналы. Голубь, у которого удалены оба горизонтальных полукружных канала, летать может, он даже двигается вперед, но делает при этом большие крюки то вправо, то влево.


6 С целью наибольшей схематизации автор слишком упростил механизм действия полукружных каналов. В действительности в них нет поперечной перегородки, а в жидкость, находящуюся внутри каждого канала, погружены волоски чувствительных клеток, располагающихся на внутренней стороне выпуклой стенки канала. Поэтому при повороте головы жидкость, отстающая по инерции от движения стенки канала, будет отгибать эти волоски в противоположную повороту сторону и тем сильнее, чем резче поворот. Этим и вызывается раздражение чувствительных клеток. - Прим. отв. ред.