простой схеме, что помогает им выжить при постоянно меняющихся внешних условиях. Так же ведут себя бокоплавы в Гомбо, Брайтоне и Майами, их солнечные компасы настроены в соответствии с местными условиями. Как мы увидим далее, некоторые животные, у которых имеются сходные физиологические механизмы ориентации, используют в качестве «маяка» другие характерные особенности внешней среды. Существуют и такие животные, которые, если сбить их с курса, могут скорректировать направление своего движения и найти верный путь к дому. Это уже настоящая навигация.
Фиксированное направление движения присуще только тем животным, у которых имеется определенная, не меняющая своего положения цель. Для бокоплавов в районе Римини положение берега никогда не меняется, и движение в раз и навсегда установленном направлении непременно приводит их в безопасное место. Другим животным, напротив, приходится отыскивать дорогу к убежищу, которое может находиться в любой стороне от них. Тут не поможет фиксированный курс по отношению к какому-то ориентиру, вроде солнца; необходимо сначала точно определить местоположение убежища, а затем уже двигаться по направлению к нему.
В болотистых местах живут маленькие жучки, которые не имеют общепринятого названия; по-латыни их называют
Только что вылупившиеся из яиц маленькие черепашки также устремляются к наиболее яркому участку небосвода, с какой бы стороны он ни находился. Как и бокоплавам, им необходимо отыскать дорогу к морю. Самки черепах откладывают яйца в песок гораздо выше максимального уровня прилива, и поэтому только что появившимся на свет черепашкам приходится отыскивать дорогу к воде. На первый взгляд кажется, что это очень просто, но перед черепашками, как и перед бокоплавами, встают свои проблемы. С уровня черепашьего глаза море может быть и не видно, берег может подниматься вверх и только потом отлого спускаться к воде, и тем не менее маленькие черепашки, выбравшись из своих песчаных гнезд, безошибочно устремляются к морю и, если понадобится, преодолевают даже такие препятствия, как стволы упавших деревьев. Маленьким черепашкам необходимо спешить, так как их подстерегает множество врагов; кроме того, если они не сумеют быстро добраться до воды, то палящие лучи тропического солнца высушат их и они погибнут.
Эксперименты с перемещением черепашек дали совершенно иные результаты, чем опыты с итальянскими рачками-бокоплавами. Откуда бы ни брали черепашек, они всегда направлялись к берегу и далее — в море. Оставалось предположить, что черепашки ориентируются не по какому-то постоянному маяку, например по солнцу, а используют информацию, поступающую от моря. Обнаружив это, исследователи провели с черепашками разнообразные опыты: надевали на них цветные очки или ставили на пути к воде различные препятствия. В результате удалось установить, что вылупившиеся из яиц черепашки направляются в сторону самой яркой части горизонта. Пусть небо покрыто облаками, пусть на пути к морю лежат песчаные дюны или упавшие деревья — все равно горизонт над морем значительно светлее, чем в других местах. Более того, в данном случае ориентация черепашки осуществляется по типу таксиса (см. стр. 17): она сравнивает интенсивности света, попадающего в оба ее глаза, и изменяет направление движения до тех пор, пока эти интенсивности не станут одинаковыми; в этот момент голова черепашки смотрит в сторону самой яркой части горизонта и, следовательно, берег моря находится прямо впереди нее. Этим можно объяснить, почему черепашки не направляются в сторону луны, когда она стоит над материком у самого горизонта. Какой бы яркой ни была луна, она дает всего лишь слабый свет по сравнению со свечением открытого горизонта. Однако иногда черепашки направляются в сторону суши. Обычно это случается в пасмурную погоду, когда в стороне суши сквозь разрывы плотных облаков виднеется небо, в результате чего черепашки дезориентируются; но уже самый этот факт доказывает, что при выборе пути они руководствуются яркостью неба.
Путь к морю составляет лишь малую часть путешествия черепашек. Добравшись до воды, они отправляются к своим подводным «пастбищам», находящимся иногда за тысячи километров. Впоследствии они вернутся на этот берег, чтобы продолжить свой род, и в течение своей жизни еще много раз будут возвращаться на то же самое место. Это не просто ориентация, а подлинная навигация, поскольку черепахам необходимо точно знать, в какой именно точке широко раскинувшихся «пастбищ» они находятся, чтобы суметь проложить курс к родным берегам; кроме того, дорогой им нужно учитывать наличие течений, которые относят их в сторону. Обычно считается, что при этом черепахи ориентируются по солнцу. Однако теперь, когда мы переходим к рассмотрению навигации у животных, оставим черепах и обратимся к птицам, миграции которых изучены куда более тщательно.
Дважды мне приносили кукушат, считая, что их покинули приемные родители. Вероятнее всего, приемные родители просто улетали за кормом для прожорливых птенцов, однако мне ничего не оставалось делать, как брать птенцов и выкармливать их дома. Кукушат держали в комнатных авиариях и кормили из рук, но, когда наступало время перелета, они проявляли сильнейшее беспокойство и по многу раз бросались на южную стенку авиария, а если их выпускали — улетали по направлению к югу. Очевидно, их влекло неудержимое стремление улететь и они инстинктивно знали, в какую сторону им следует направиться. Результаты остроумных экспериментов, в которых с помощью зеркал изменяли направление солнечных лучей, показали, что птицы ориентируются по солнцу. Птицу помещали в круглую клетку с окошками. К окошкам прикрепляли зеркала, поворот которых менял направление солнечных лучей, так что птице казалось, будто солнце светит с другой стороны. При каждом повороте зеркал птица поворачивалась в клетке в соответствии с местонахождением мнимого «солнца» [2]. Счастливая случайность помогла однажды получить точное доказательство способности птиц ориентироваться по солнцу. Дж. Мэттьюз, авторитетный специалист по вопросам навигации у птиц, проводил эксперименты с кряквами. Обычно кряквы, выпущенные на волю, направлялись на северо-запад, но на этот раз их выпустили вскоре после того, как на юго-западе село солнце. Когда кряквы поднялись в воздух, на северо-западе в разрыве облаков показался красный отблеск заката. Утки приняли его за заходящее солнце и вместо северо-запада полетели на северо-восток. Такие ситуации, должно быть, встречаются редко, однако известны случаи, когда птиц сбивало с курса розовое зарево над далекими городами.
Подобно рачкам-бокоплавам, кряквы всегда летят в одном и том же направлении независимо от того, в каком месте их выпустили. Такая простая ориентация играет важную роль в жизни животных. Во время антарктической весны, когда земля тем не менее покрыта снегом, а море промерзло на глубину около метра, иногда можно увидеть маленькие черные пятнышки, медленно скользящие по льду. Приближаясь, они приобретают все более определенную форму. Это пингвины, которые возвращаются к местам своих гнездовий после зимней кормежки у кромки пакового льда. Каждый год пингвины группами возвращаются к традиционным местам своих гнездовий, причем каждый пингвин возвращается к тому гнезду, которое он занимал год назад. За время короткого лета, когда подрастают птенцы, взрослые птицы несколько раз совершают походы к морю за пищей для своего потомства, а позднее откочевывают туда на всю зиму.
Пингвины, по-видимому, должны обладать хорошо развитой способностью к ориентации и навигации, кроме того, их легче исследовать, чем крякв. Не имея крыльев, они лишь вперевалку бродят по снегу и льду со скоростью 6…8 км/ч. Их иссиня-черные спины хорошо выделяются на фоне ослепительно белого снега, а оставленные ими следы легко различимы. Все это делает их удобным объектом для исследования. Именно поэтому Дж. Эмлен и Р. Пенну посетили американские антарктические станции, где они могли ловить пингвинов на местах их гнездовий и затем выпускать их в бескрайних снежных просторах, не имеющих никаких особых примет. Каждый пингвин, которого выпускали в незнакомом месте, сначала оглядывался по сторонам, затем отправлялся в путь по снежной равнине. Его маршрут через определенные промежутки времени наносили на карту, пока он окончательно не исчезал за горизонтом. Когда было видно солнце, пингвин шел прямо, но если набегали облака, он сразу оказывался в большом затруднении и начинал бесцельно бродить в разных направлениях. Как только небо прояснялось, пингвин тотчас же возвращался к первоначальному курсу. В этих экспериментах было сделано очень важное наблюдение: все исследованные пингвины направлялись на север-северо-восток по отношению к линии, проведенной с севера на юг через место их гнездовья. (Следует напомнить, что вблизи Южного полюса направление на север-северо-восток изменяется по мере движения вокруг полюса, поскольку, куда бы ни направиться от Южного полюса, путь всегда будет идти прямо на север.) Пингвинов группами выпускали в пяти районах Антарктики, в том числе на Южном полюсе и среди паковых льдов за много километров от земли. Во всех случаях пингвины отправлялись в путь в одном и том же направлении, которое никогда не могло привести их домой.
Выбор такого, казалось бы, бессмысленного направления объясняется теми же причинами, которые заставляют находящихся в неволе перелетных птиц поворачиваться в ту сторону, куда они полетели бы, если бы их выпустили на свободу. Пингвины отправляются в путь в том же направлении, в котором они обычно совершают свои зимние походы к расположенному на севере морю. В Антарктике любое путешествие на север приводит к морю, поэтому направление, выбираемое пингвинами, вполне согласуется со здравым смыслом: не совсем понятно, почему пингвины передвигаются еще к востоку. Дело в том, что у берегов Антарктиды существуют морские течения, которые всегда направлены на запад. Принято считать, что пингвины во время своих путешествий отклоняются к востоку ровно настолько, насколько это необходимо, чтобы морские течения не унесли их за зиму слишком далеко от родных берегов.
Навигационные способности пингвинов проявляются не только в их умении находить путь к морю и обратно к своим колониям. Зимой в поисках пищи пингвины, по-видимому, заплывают далеко в открытое море. Для того чтобы весной проложить точный, а не приблизительный курс к своим гнездовьям, пингвины должны каким-то образом точно определить свое местоположение. Другие птицы, совершающие далекие путешествия, также должны обладать способностью сохранять правильный курс и делать поправки на ветер, если он относит их в сторону. Мелких птиц, например горихвосток и мухоловок-пеструшек, которые совершают перелеты из Скандинавии в Испанию и Португалию, встречный ветер иногда переносил через Северное море на восточное побережье Англии. Когда птицы снова отправлялись в полет, их путь прослеживали с помощью радиолокатора. Оказалось, что они улетали из Англии на юг-юго-восток (т. е. в том направлении, которое должно было привести их к первоначальной цели), а не следовали в прежнем направлении на юг-юго-запад, где они затерялись бы в просторах Атлантического океана.
Каким образом птицы определяют свое местоположение, можно только догадываться. Проблема расшифровки физиологических механизмов, эквивалентных компасу, секстанту и карте, кажется нам почти неразрешимой; однако, исходя из некоторых особенностей мозга и органов чувств птиц, можно теоретически представить себе некие механизмы ориентации. Можно ожидать, что любая основанная на хорошо установленных фактах теория, которая без каких-либо противоречий объясняет поведение птиц, в конце концов окажется правильной и со временем будут найдены соответствующие ей физиологические механизмы. Такой «обратный» способ выяснения истины довольно широко распространен в самых различных областях науки. Так, например, существование и местонахождение планеты Нептун было предсказано на основе наблюдений за планетой Уран, и уже позднее, когда с помощью телескопа в соответствующем участке неба обнаружилась новая планета, это предсказание подтвердилось. Теоретические рассуждения подсказали астрономам, где искать планету. Точно так же теоретические представления о физиологическом механизме, с помощью которого птицы определяют свое местонахождение, должны подсказать физиологам, что именно нужно искать в мозге и органах чувств птиц.
Теория, объясняющая навигационные способности птиц, была предложена проф. Мэттьюзом. Ее приняли не все орнитологи, да и сам Мэттьюз, без сомнения, внесет в нее соответствующие поправки, как только в его распоряжении окажутся новые факты. Тем не менее эта теория дает хорошее представление о чрезвычайно богатых возможностях зрения птиц и почти сверхъестественной способности их мозга обрабатывать зрительную информацию.
По мнению Мэттьюза, птицы во время миграций и при полетах в районе гнездовий используют для навигации приемы, во многом сходные с теми, которые применяют штурманы кораблей (фиг. 24). В любой части океана (если наблюдатель находится в северном полушарии) солнце в полдень всегда находится в самой высшей точке своего пути и точно на юге. Штурман определяет долготу места, где находится корабль, измеряя с помощью судового хронометра разницу во времени наступления полудня в этом месте и в каком-то
