Автоматизм в организмах животных.
Многочисленные данные говорят о том, что клетки организмов и даже некоторые органы обладают определенной склонностью к спонтанной (самопроизвольной) деятельности, независимой от внешних раздражений. Так, например, клетки трехнедельного зародыша человека, из которых позже развивается сердце, уже осуществляют ритмичные сокращения, хотя в эту пору в них еще нет нервных клеток.
Чувствительные клетки сетчатой оболочки нашего глаза время от времени возбуждаются. У нервных клеток также наблюдается определенная ритмическая деятельность, независимая от влияния окружающей среды. Внутренний ритм клеток организма я органов животных, по-видимому, является одним из главных факторов чувства времени у различных животных.
Маленькие песчаные кузнечиковые раки (один из видов креветок) живут в зоне морского прилива на мокром от волн песке. Если бросить их в воду, они выплывают на песок. Если вынести их на сухой песок, они возвращаются к воде. Как они определяют нужное направление? Почему они возвращаются на соответствующее место?
Для решения этого вопроса собрали песчаных раков на одном из берегов маленького островка шириной в один километр. Затем перенесли животных на противоположный берег острова и бросили в воду. Брошенные в море животные стали плыть не к берегу, а в направлении открытого моря. Следовательно, они сохранили то направление, которое на противоположной стороне острова приводило их в свою зону.
Что же может быть тем фактором, который показывает этим животным направление на привычном для них месте? Что же служит им компасом? Быть может, солнце? Но в таком случае песчаные раки должны располагать способностью производить поправки данных движения солнца по небесной орбите. Можно ли сделать такое предположение?
Легко выяснить, влияет ли в действительности положение солнца на ориентацию животных, если животных поместить в тень, а зеркалом отражать на них солнечные лучи. Такой опыт был проведен, и поведение креветок изменилось: животные, брошенные в воду, направились в сторону морских глубин, а вынесенные на сушу — в глубь острова.
Таким образом удалось установить главный действующий раздражитель в деятельности этих маленьких животных, но этим положение только еще более осложнилось.
Легко тем, кто удовлетворяется психологическим объяснением: морские раки по какому-то внутреннему инстинкту, руководствуясь врожденной глубокой мудростью, осознают свое положение и поступают сообразно с этим. Задача естественных наук гораздо сложнее. Нужно установить факторы, которые в действительности определяют поступки животных.
Если, например, в случае с раками стало ясно, что эти животные ориентируются по солнечному свету, то, следовательно, они как бы ощущают своим телом влияние вращения Земли. Итак, чтобы в течение всего дня они могли попадать из моря на сушу и с суши — обратно в море, руководствуясь положением солнца, им необходимо постоянно поправлять свое направление согласно орбите солнца. Тот угол, который возникает между нужным направлением и положением солнца, меняется в течение всего дня и измеряется простым способом, указанным на рисунке (стр. 22). Поведение песчаных раков станет понятным лишь в том случае, если предположить, что эти животные постоянно "знают" время суток и изменение положения солнца на небесной орбите.
Можно предположить, что у рачков имеется приспособление, как бы маленький хронометр, который по мере течения времени постоянно сигнализирует о происшедших изменениях направления небесного пути солнца.
Можно ли предположить существование таких "внутренних часов"?
Пусть снова решает опыт!
"Внутренние часы" этих маленьких животных идут в соответствии с географическим положением места их обитания. Если мы их переселим западнее, то тогда окажется что их "внутренние часы" по сравнению с движением солнца спешат. Так и оказалось на самом деле. Из окрестностей города Пизы в Италии на самолете песчаных раков перевезли в Аргентину. Опыт был проведен 24 июня 1954 г. с 10 часов 30 минут до 11 часов. Животные, следуя по своему пути, оставили солнце с левой стороны, двигаясь под углом в 38 градусов 30 минут по отношению к направлению солнечного света.
Одновременно был проведен опыт и с животными, оставленными на месте, в Италии. Здесь также измерили угол между направлением их пути и направлением солнечного света. По местному (зональному) временя опыт производился с 2 часов 30 минут до 3 часов. Следовательно, стояние солнца было совершенно другим, чем в Аргентине. И тем не менее результат был один: 37 градусов!
Следовательно, у песчаных морских раков имеются какие-то "внутренние часы", которые в местах их обитания точно указывают небесный путь солнца, и эти "'внутренние часы" продолжают ходить одинаково, куда бы мы ни переносили этих животных.
Следующий вопрос: что же собой представляют эти "внутренние часы". Ответив на этот вопрос, мы, возможно, подойдем ближе и к пониманию проблемы о внутреннем ритме клеток организма и его органов.
В живых организмах постоянно протекают химические процессы. Эти процессы идут во времени. Можно предположить, что они служат основой для чувства времени. Правильно это предположение или нет, могут решить опять-таки только опыты.
Скорость химических процессов в большой степени зависит от температуры. Поэтому в течение нескольких часов песчаных морских раков содержали при повышенной температуре. Затем сравнили направление их пути с путем следования их сородичей, оставленных при обычной температуре. Результат оправдал ожидания! "Внутренние часы" раков, содержавшихся в тепле, "спешили"! Путь следования подопытных животных составлял такой угол с направлением солнечных лучей, который соответствовал более позднему положению солнца на орбите.
"Внутренними часами" обладают также и другие животные, например пчелы. Пчел можно приучить к тому, чтобы они всегда в одно и то же время прилетали к кормушке. Можно сказать вполне определенно, что их "внутренние часы" "ходят" тоже согласно химическим процессам. Интересным экспериментальным способом удалось подкрепить это предположение.
Особенностью хинина является способность замедлять процессы обмена веществ в организме. Поэтому хинин и действует как жаропонижающее средство. В пищу пчел, приученных к еде в определенное время, примешали хинин, и в результате насекомые, бывшие до этого точными, стали запаздывать.
Был проделан другой опыт. Как известно, действующим веществом гормона щитовидной железы является тироксин, который обычно усиливает обмен веществ в организме. В пищу пчел примешали тироксин; как и следовало ожидать, эти насекомые стали появляться у кормушки раньше, чем они делали это обычно. Следовательно, внутренний ритм поведения животных также не является каким-то отвлеченным, полностью независимым от окружающей обстановки фактором.
У человека тоже есть такие жизненные процессы, которые протекают ритмично. Такими процессами являются, например, бодрствование и сон. "Внутренние часы" человека намного чувствительнее к внешним переменам, чем, например, у песчаных морских раков. Вечерняя температура организма человека выше, чем утренняя. Если человек уехал из Будапешта в Пекин, то колебания его температуры немедленно следуют за изменениями окружающей обстановки: хотя в Будапеште еще полдень, но "внутренние часы" будапештца повышением температуры указывают, что в Пекине уже настал вечер.
Таким образом, поведение животных, с одной стороны, определяется непосредственно факторами окружающей среды, а с другой стороны, влияние этих факторов зависит от внутреннего состояния их организма. Один и тот же фактор может по-разному влиять на поведение животного в зависимости от состояния его организма, то есть иногда он действует как раздражитель, а иногда оказывается недейственным. Вспомним разницу в поведении животного, когда оно увидит пищу в голодном или в сытом состоянии.
Лёб был прав, когда отвел такую большую роль внешним раздражителям в поведении животных. Однако поведение животных в большей части определяется не непосредственно физическим воздействием! В этой связи необходимо рассказать об известном опыте Кёлера, к которому мы еще возвратимся в дальнейшем.
В коридоре, один конец которого открыт, а другой — упирается в решетку, находится собака. За пределами коридора, на некотором расстоянии от решетки, кладется пища. Увидев пищу за решеткой, собака поворачивается и бежит в другой конец коридора, попадает во двор и подбегает к пище. Ее поведение правильно.
Однако если собака голодна, то она не способна на правильный поступок: она кидается на решетку и безуспешно пытается завладеть привлекающей ее пищей через решетку.
О чем свидетельствует этот интересный опыт? Он показывает, что собака по-разному реагирует на одно и то же раздражение в зависимости от состояния организма.
Следовательно, поведение животных определяется отчасти окружающей средой, а отчасти их внутренним состоянием. Только тогда мы можем с полной ясностью разобраться в вопросах поведения, когда более основательно выясним вопросы, связанные с внутренним состоянием животных.
