Танцевальные марафоны и пчелиная демократия
Одним из отцов-основателей этологии — научного изучения поведения животных в дикой природе — наряду с Конрадом Лоренцем (1903–1989) и Нико Тинбергеном был Карл фон Фриш (1886–1982). Необычайные достижения этой неутомимой троицы получили признание в виде Нобелевской премии, которой все трое были удостоены в 1973 году. Возможно, наиболее впечатляющим — и уж точно самым знаменитым — среди этих достижений было открытие языка танца медоносных пчел.
Медоносные пчелы исследуют местность, окружающую их ульи, в поисках нектара и пыльцы, необходимых для существования роя, причем такие экспедиции могут уводить их на расстояния до 20 километров. Изучая, как пчелы различают разные цветы, фон Фриш приучил их прилетать к кормушкам, наполненным сахарным сиропом, который имитировал нектар, служащий топливом для их долгих полетов.
Используя кодовую систему цветовых меток, которая позволила ему идентифицировать большое число индивидуальных пчел-разведчиков, фон Фриш доказал, что скорость, с которой они танцуют, тесно коррелирует с расстоянием до источника пищи, у которого они побывали непосредственно перед этим. Кроме того, направление танца устойчиво отражало соотношение между направлением на источник пищи и положением солнца. Это давало ясное доказательство не только существования у насекомых некоего способа навигации по небесным светилам, но и, что было еще более замечательно, способности разведчика передавать информацию о местоположении источника пищи товарищам по улью.
Когда пчелы собираются роиться, они высылают разведчиков на поиски наилучшего места для нового гнезда. Вернувшись в улей, эти разведчики исполняют танцы, которые могут длиться часами; в танце указывается направление к месту, которое им понравилось. Затем другие пчелы вылетают на осмотр этого места и в конце концов, когда им удается прийти к согласию, весь рой направляется к выбранному с использованием этой демократической процедуры новому дому. В ходе таких танцевальных марафонов направление виляний разведчиков изменяется в соответствии с изменениями азимута солнца. В этом не было бы ничего особенно впечатляющего, если бы они могли видеть солнце или небо, но они точно так же корректируют направление своего танца, даже когда находятся внутри улья, установленного в затемненном помещении.
Птицы запоминают до 6000 точек на карте
Североамериканская ореховка, или кедровка Кларка, принадлежащая к отличающемуся высоким интеллектом семейству врановых, живет в высоких горах западной части Северной Америки. Первым ее описал Уильям Кларк, спутник Мериуэдера Льюиса, человека, возглавившего в начале XIX века знаменитую наземную исследовательскую экспедицию от Сент-Луиса до Тихого океана и обратно и составившего карты тех мест, по которым она проходила.
Североамериканская ореховка переживает холодные горные зимы только благодаря запасам семян, которые она, как белка, делает в летние месяцы. Поскольку птица эта далеко не глупа, она не складывает все свои запасы в одном месте: это было бы слишком рискованно, так как другие животные (в том числе другие ореховки) с удовольствием украдут их, представься им такая возможность. Кроме того, если птица не сумеет найти свою собственную закладку, ей грозит голодная смерть.
Но масштабы и сложность работ ореховки по созданию тайных хранилищ пищевых запасов поистине поражают воображение. В каждом тайнике она прячет всего по нескольку зерен, причем тайники эти бывают разбросаны по территории площадью около 260 квадратных километров. Некоторые из них могут быть закопаны на продуваемых ветрами склонах, другие — в густых лесах, третьи — на пустынных горных вершинах. Одна птица может спрятать более 30 000 зерен в 6000 отдельных закладках. Птицам необходимо помнить расположение этих тайников в течение многих месяцев. Хотя их память неидеальна, она все же производит сильное впечатление, и ее с лихвой хватает, чтобы обеспечить выживание ореховок в той суровой среде, в которой они существуют. Можно предположить, что в поразительном поведении ореховки какую-то роль играет обоняние, но, по-видимому, это не так.
На самом деле птица замечает мелкие ориентиры, расположенные вокруг каждого из тайников, и запоминает геометрические взаимосвязи между ними7. В дикой природе такими ориентирами могут служить камни или кусты, хотя в лабораторных опытах птицы ничего не имели и против использования объектов искусственных. Когда экспериментаторы скрытно передвигали ориентиры, сохраняя их взаимное расположение, птицы часто искали свою закладку в месте, обозначенном сдвинутыми предметами.
Кажется, однако, что система поиска тайников, которую используют эти птицы, еще сложнее. В одной недавней работе предполагается, что ореховки используют и более крупные и удаленные ориентиры. Их легче заметить на расстоянии, а размеры птиц делают их менее подверженными воздействию ветра и непогоды.
Пока что не вполне ясно, на что именно птицы обращают внимание в дикой природе, но они, вероятно, замечают выдающиеся элементы ландшафта, окружающего каждый тайник, — например, деревья или крупные валуны, — и, возможно, запоминают своего рода .панорамный снимок. местности. В этом случае поиск тайника состоит, вероятно, из двух стадий. Сначала птица распознает район закладки, применяя процесс своего рода сопоставления изображений с использованием крупных элементов ландшафта.
Как работает голубиная почта
На протяжении тысячелетий люди использовали необычайную способность голубей к нахождению дороги домой для быстрой передачи сообщений, часто на очень большие расстояния. Военные использовали почтовых голубей по меньшей мере со времен Римской империи; сотни тысяч голубей использовались разными воюющими сторонами только во время Второй мировой войны. Некоторые из них получили медали за храбрость в благодарность за верную доставку сообщений под огнем.
Существует легенда, что в 1815 году банк Ротшильдов получил огромную прибыль благодаря известию об исходе битвы при Ватерлоо, полученному по голубиной почте раньше, чем об этом узнал рынок. История хорошая, но, по-видимому, не соответствующая историческим фактам. Однако Ротшильды действительно создали систему связи с использованием голубей, которая успешно работала уже к 1840-м годам, за несколько лет до появления первых работоспособных систем электрического телеграфа.
Молодые почтовые голуби подолгу исследуют окрестности своей голубятни, узнавая при этом структуру местного ландшафта, иногда на весьма больших площадях. Обзорная информация, которую они приобретают таким образом, не поможет им, если они окажутся в местности, в которой никогда раньше не бывали, но, как только они возвращаются на знакомую территорию, они ориентируются по заметным элементам ландшафта — например, шоссе, железным дорогам и рекам. На последних стадиях своего путешествия голуби следуют по привычным, причем часто не самым коротким маршрутам. Однако нам не следует относиться к ним высокомерно: они ведут себя как миллионы ежедневно путешествующих людей, которые, будучи рабами своих привычек, часто поступают точно так же.
Голубям труднее запомнить маршрут, если ландшафт слишком однообразен — например, в поле, — или слишком насыщен деталями — например, в лесу или в районе плотной городской застройки. Оптимальный вариант лежит где-то между этими крайностями; это сравнительно открытые участки, на которых встречаются изгороди, деревья или здания.
24 глаза медузы
У кубомедуз — маленьких прозрачных животных, печально известных в тропической зоне Австралии сильными ожогами, которые они вызывают, — нет мозга, но есть глаза, и они отнюдь не отдаются на волю течения. Они плавают активно и целеустремленно, охотясь за своей добычей. Как ни странно, глаз у них целых 24 штуки, четырех типов.
Еще удивительнее то, что некоторые из этих медуз способны ориентироваться по объектам, расположенным над поверхностью воды. У одного из видов, часто встречающегося в карибских мангровых болотах, есть группа глаз, которые всегда направлены вверх, как бы ни было повернуто тело медузы. В тканях, расположенных вокруг каждого из этих специализированных глаз, содержатся тяжелые кристаллы гипса, которые и поддерживают такую ориентацию.
Дан Эрик Нильсон, биолог из Лундского университета в Швеции (одного из ведущих центров изучения бионавигации), захотел выяснить, что именно делают эти глядящие вверх глаза. Они с сотрудниками поместили медуз в прозрачные контейнеры с открытым верхом, опустили эти контейнеры в море вблизи мангрового болота и стали наблюдать за поведением медуз при помощи видеокамеры. Когда контейнер находился в зоне прямой видимости от края мангровых зарослей, но в нескольких метрах от их края, медузы регулярно сталкивались со стенкой контейнера, ближайшей к деревьям, как будто пытались подплыть поближе к ним. Когда же контейнер переместили на расстояние, с которого деревья уже не были видны из-под поверхности воды, медузы плавали в нем случайным образом.
По-видимому, медузы используют свои направленные вверх глаза для различения силуэтов мангровых деревьев. Это позволяет им оставаться на мелководье, где обычно скапливается зоопланктон, которым они питаются, — но это возможно, только если они не удаляются от края зарослей на слишком большое расстояние.
Лосось помнит запах реки, в которой родился
В конце 1940-х годов молодой исследователь Артур Хаслер пы-тался выяснить, как рыбы различают по запаху разные растения. На него произвела сильное впечатление работа Конрада Лоренца, который незадолго до этого открыл принцип «импринтинга» — быстрой, необратимой формы обучения, которая создает у некоторых видов животных жестко фиксированные схемы поведения. Как известно, Лоренц показал, что у только что вылупившихся гусят происходит импринтинг на первый движущийся объект, который они видят, после чего слепо следуют за ним, даже если этим объектом оказывается ученый в резиновых сапогах, а вовсе не матушка-гусыня.
Хаслера также интересовало, как взрослые особи лосося, которые в течение нескольких лет отъедаются, растут и достигают зрелости в открытом океане, возвращаются для размножения в те же самые реки, в которых они родились. Этот факт был надежно подтвержден благодаря поимке рыб, помеченных еще мальками. Но как именно им удается это необычайное свершение, было совершенно неизвестно.
Однажды, когда Хаслер был в походе по диким горам Уосатч в штате Юта, с ним произошло событие, подтолкнувшее его к озарению.
Я подошел к водопаду, который был совершенно скрыт из виду скалой; и все же, когда из-за скального выступа подул прохладный ветерок, доносивший аромат мха и аквилегии, перед моим мысленным взором внезапно возникла подробная картина и этого водопада, и окружающего его горного склона. Более того, за пах этот был настолько выразительным, что меня буквально захлестнули воспоминания о друзьях детства и поступках, давно изгладившихся из сознательной памяти.
Ассоциация была настолько сильной, что я сразу же вспомнил о загадке возвращения лосося. Такая связь образов заставила меня предположить, что каждая река содержит индивидуальный букет ароматов, которые запечатлеваются у лосося перед его миграцией в океан; впоследствии, по возвращении из моря, он узнает по ним свой родной приток.
Исходя из этой гипотезы, Хаслер и его коллеги провели серию хитроумных экспериментов и смогли доказать, что у лосося в принципе может происходить импринтинг уникальных запахов, которые характеризуют его родную реку, и рыбы могут использовать их для нахождения обратной дороги из моря.
В 1970-х годах Хаслеру удалось привлечь лососей, выращенных в садках, в реки, ароматизированные одним из двух синтетических химических веществ, которые эти рыбы могли чувствовать в течение короткого времени за несколько лет до того. В промежутке между этими событиями рыбы не могли столкнуться с этими запахами, но тем не менее сохранили память о них. Та же самая методика пригодилась впоследствии для привлечения лосося в вычищенные Великие озера — до этого рыба покинула их воды, спасаясь от загрязнения.
Тот факт, что лосось использует в поисках обратной дороги запаховые сигналы, теперь надежно установлен. Но сочетания запахов, вероятно, действуют на разных стадиях жизненного цикла рыб в дикой природе, и в своих путешествиях вверх и вниз по рекам они могут ориентироваться по целым последовательностям ясно различимых, обонятельных указателей.
Тунец пользуется компасом
Тунец — один из самых быстрых и сильных пловцов в море; он способен перемещаться в воде почти так же быстро, как гепард на суше. Эти рыбы пересекают Тихий и Атлантический океаны, путешествуя туда и обратно между местами нереста и нагула, чрезвычайно предсказуемым образом. Видимо, они должны быть искусными навигаторами и, возможно, используют для этого магнетизм.
На закате и рассвете тунец выполняет странный маневр, который называют «пикирующим погружением»: он быстро опускается под крутым углом в глубину, а затем возвращается на поверхность. Это происходит приблизительно за полчаса до рассвета или через полчаса после заката, когда солнце находится градусах в шести ниже горизонта.
Как ни странно, в верхней части головы тунца, между глазами, имеется светопроницаемое «окошко». Этот «иллюминатор» соединен с мозгом рыбы полой трубкой, что позволяет свету достигать светочувствительных клеток на поверхности шишковидного тела, необычайно развитого у этих животных. Трубка расположена так, что на этапе подъема из пикирующего погружения она должна быть направлена вертикально вверх.
Одна из гипотез утверждает, что таким образом тунец производит съемку поляризационных рисунков в сумеречном небе для калибровки своего магнитного компаса. А на глубинных этапах погружения (при котором они ныряют на глубину до 600 метров) они, возможно, могут измерять напряженность магнитного поля на океанском дне с более высокой точностью, чем находясь у поверхности. Этот процесс может быть нужен для использования магнит- ной карты.
Слоны ничего не забывают
Известная народная мудрость, кажется, не лишена оснований. Африканские саванные слоны иногда проходят в поисках пищи или воды более 100 километров и очень хорошо умеют определять, где находятся другие слоны — даже когда их не видно. При помощи трекеров исследователям удалось продемонстрировать, что они обладают «замечательной пространственной чувствительностью».
Направляясь к водопою, слоны сразу шли в точности в верном направлении, в одном случае с расстояния чуть меньше 50 километров. Более того, они, по-видимому, почти всегда выбирали ближайший водопой. Исследователи уверены, что слоны всегда точно знают, где они находятся относительно всех нужных им ресурсов, и поэтому могут направляться к ним кратчайшим путем или идти по уже знакомым маршрутом.
Хотя пока непонятно, какие ориентиры используют в навигации африканские слоны, в их число вполне могут входить запахи. Слоны очень разборчивы в еде, но до недавнего времени мы мало что знали о том, как именно они выбирают пищу. Один из возможных ответов на этот вопрос предполагал, что они просто осматривают и пробуют найденные растения, но это приводило бы к большим затратам времени и сил, не в последнюю очередь потому, что зрение у слонов довольно слабое.
Летучие химические вещества, испускаемые растениями, могут распространяться на большие расстояния и очень четко отличаются друг от друга: каждое растение или дерево имеет уникальную ароматическую сигнатуру. Более того, ее можно определить, даже не видя самого растения. Новые исследования позволяют предположить, что запах играет решающую роль в привлечении слонов — и, вероятно, других травоядных — к лучшим источникам пищи.
Сначала исследователи установили, какие растения свободно пасущиеся слоны предпочитают есть, а какие — обходят стороной. После этого они поставили эксперимент с «кормовым пунктом», в котором слонам предлагалось последовательно выбирать из нескольких видов пищи по одним лишь запахам. Эксперимент показал, что слоны, вполне вероятно, способны распознавать по запаху скопления пригодных в пищу деревьев, а затем оценивать качество каждого дерева такого скопления. Можно предположить, что свободно пасущиеся слоны используют эту информацию и в поисках своей любимой еды.
