Механизм работы рецепторов боковой линии достаточно легко исследовать с помощью микроэлектродов, поскольку эти рецепторы можно стимулировать, пропуская воду через две соседние поры. В этом случае можно получать импульсы от единичного органа чувств. Когда давление воды со всех сторон купулы одинаково, наблюдается медленный, но непрерывный разряд нервных импульсов постоянной частоты. Если вода течет по каналу в одном направлении, изгибая соответствующим образом желеобразную купулу, частота нервных импульсов возрастает; если же вода движется в другую сторону, частота импульсов падает (фиг. 30). Таким образом, изменения давления воды по обе стороны от рыбы легко воспринимаются органами боковой линии, и эта информация передается в центральную нервную систему.
Эксперименты, о которых мы сейчас рассказали, свидетельствуют о том, что боковая линия воспринимает изменения давления воды, однако о возможной функции этого органа остается только догадываться. Хорошо известно, что рыбы, обитающие в реках, в течение долгого времени могут «стоять» на месте; при этом головы их направлены против течения; возможно, рыбы, используя сигналы, приходящие от органов боковой линии, с помощью соответствующих плавательных движений компенсируют изменения скорости течения воды. Однако экспериментальным путем было показано, что рыбы фиксируют свое положение относительно какого-либо наземного ориентира, пользуясь зрением; и поэтому более вероятно, что с помощью органов боковой линии рыба улавливает возникающие около нее изменения течения воды, вызванные другой рыбой, плавающей поблизости, или завихрениями воды около камней. Плывущая рыба создает перед собой волны давления, которые она может обнаруживать после их отражения от встретившихся на пути препятствий, т. е. осуществляет нечто вроде эхолокации. При электрофизиологическом исследовании нерва, отходящего от органов боковой линии рыбы, было обнаружено, что, когда мимо проплывала другая рыба, в этом нерве возникала вспышка нервных импульсов. Это означает, что рыбы способны отыскивать свою жертву по создаваемым ею колебаниям; такая способность должна быть особенно полезной для глубоководных рыб, живущих в полной темноте. На головах многих глубоководных рыб обнаружены хорошо развитые органы боковой линии. Это обстоятельство подтверждает высказанное нами предположение, хотя мы еще так мало знаем о жизни глубоководных рыб, что подобные предположения представляют собой не более чем догадки.
Полагают также, что боковая линия играет какую-то роль при общении рыб друг с другом. Самцы многих пресноводных рыб демонстративно бьют хвостом, когда ухаживают за самками или отгоняют самцов-соперников. Самцы цихлид (тропических рыбок, очень популярных у аквариумистов) плавают при этом рядом, как бы демонстрируя себя сбоку, и совершают резкие движения хвостами в сторону соперника, но никогда на него не нападают. Возможно, эти движения усиливают зрительное впечатление от яркой окраски рыб; однако движения хвоста создают в воде волны, которые могут воздействовать на органы боковой линии другой рыбы. Такие движения заставляют самца-соперника удалиться, а для самки служат призывным сигналом. Описанные выше действия рыбы эквивалентны песне птиц, которая выполняет двойную биологическую функцию: отгоняет самцов и привлекает самок.
Почти так же, как цихлиды, ухаживают за самкой тритоны. Просыпаясь весной после зимней спячки, они направляются к водоемам, где их кожа приобретает более яркую окраску. Обряд ухаживания рассчитан на зрительный эффект, но, кроме того, самец тычется мордочкой в бока самки и бьет хвостом, воздействуя на органы контактного и «дистантного» осязания самки, чтобы стимулировать выметывание икры.
О значении этих органов осязания или вибрации мы можем только догадываться; с другой стороны, нет никаких сомнений, что некоторые животные чувствительны к вибрациям. При экспериментальном исследовании функций вибрисс и органов боковой линии труднее всего бывает доказать, что любое из упомянутых выше животных использует для пространственной ориентации именно вибриссы или органы боковой линии, а не глаза или уши. Тем не менее известно одно примитивное морское животное, которое обладает «дистантным осязанием»; это сагитта, или морская стрелка. Большинство видов сагитт живет у поверхности воды, но некоторых из них можно обнаружить на больших глубинах или у берега. Эти животные невероятно многочисленны: где бы мы ни зачерпнули морской воды, в ней почти всегда будут находиться сагитты, хотя их и нелегко заметить. Трубкообразное тельце животного, длиной от 2 до 10 см, совершенно прозрачно, если не считать пары крошечных черных глаз. Сагитту легче всего обнаружить, когда ее кишечник заполнен пищей; однако для того, чтобы рассмотреть этих животных как следует, их нужно отнести в лабораторию и покрасить специальными красителями. Тело сагитты можно разделить на три части: короткую головку с крючковидными челюстями, длинное цилиндрическое тельце с двумя парами плавников и короткий хвост, оканчивающийся веслообразным плавником.
Сагитта — один из главных пожирателей планктона, т. е. массы крошечных плавающих в поверхностном слое моря организмов, таких, например, как диатомовые водоросли, ракообразные и мальки рыб. Они пассивно плавают в воде, а затем устремляются к какому-нибудь проплывающему мимо небольшому животному, передвигаясь за счет быстрых и резких движений своего хвоста. Сагитта хватает жертву челюстями и обездвиживает ее с помощью клейкой жидкости, выделяющейся изо рта. Сагитты нападают даже на мальков сельди, которые крупнее их по размерам. Хищник обнаруживает свою жертву с помощью расположенных вокруг его головы тоненьких волосков, чувствительных к вибрациям воды (фиг. 31). Если в аквариуме около плавающей сагитты опустить тонкую вибрирующую палочку, сагитта будет на нее нападать. Сначала она изгибает тело по направлению к источнику вибрации, а затем набрасывается на него и хватает челюстями; поведение сагитты отчетливо показывает, что она способна правильно определять нужное направление путем сравнения силы колебаний, воздействующих на правую и левую стороны ее тела. Сагитты нападают на источник вибраций, частота которых составляет 9…20 Гц; однако, если этот источник находится слишком близко и создает очень сильные колебания, соответствующие движениям большого и, вероятно, опасного животного, сагитты уплывают от него в противоположном направлении.
Дождевые черви также очень чувствительны к вибрациям. По ночам они выползают на поверхность земли; здесь они спариваются, здесь же разыскивают свою пищу — гниющие листья; почувствовав малейшие колебания почвы, они тут же прячутся в свои норки. Однако их смертельный враг, крот, заставляет их в панике выползать наверх. Когда рядом с вами на поверхность выбрасывается кучка свежей земли (верный признак того, что внизу охотится крот), вы можете увидеть, как черви, извиваясь, выбираются наружу, почти выпрыгивают в воздух в неистовой попытке спастись от крота. Один или два червяка внезапно втягиваются обратно, а те, кому повезло, не снижая скорости, продолжают «удирать», удаляясь метра на три, а то и больше. Подобную картину можно наблюдать, если воткнуть в землю палку и пошевелить ею под землей, но это всего лишь слабая имитация подземной деятельности крота, а поэтому выползающие на поверхность черви не будут проявлять такой паники, какую вызывает у них крот.
Жуки-вертячки живут на поверхности воды различных водоемов, где их можно видеть в огромных количествах; они стремительно носятся туда и сюда, но при этом никогда не сталкиваются друг с другом. Антенны каждой вертячки слегка касаются поверхности воды, и распространяющиеся по воде колебания стимулируют механорецепторы, расположенные у оснований этих антенн. Сравнивая силу раздражения каждой антенны, вертячка может воспринимать движения своих собратьев, а также барахтанье попавших в воду других насекомых, которыми питаются вертячки.
Пауки используют паутину, для того чтобы с помощью ее колебаний обнаруживать попавшую в сеть добычу. Паутина выполняет две важные функции: она удерживает добычу до тех пор, пока паук ее не схватит; кроме того — и это, пожалуй, главная ее функция — она служит своеобразным удлинителем тела паука, стимулирующим сенсорные органы вибрации, которые расположены у основания каждой ноги. Спрятавшись в укромном месте, паук воспринимает низкочастотные колебания, создаваемые жертвой, которая пытается выбраться из его сетей. Чаще всего можно встретить колесовидную сеть садового паука-крестовика, которую так хорошо видно в молодом лесу после утренней росы. Иногда можно увидеть паука, сидящего в центре паутины; однако гораздо чаще он прячется под каким-нибудь листочком на краю своей сети. Столь же знакома нам и паутина домового паука, имеющая корытообразную форму и висящая обычно где-нибудь в углу или в щели. В определенном месте от этого корытца отходит шелковая ниточка, которая ведет вниз, к щели. Здесь затаился паук, готовый в любой момент выскочить из своего укрытия и поймать насекомое, попавшееся в сети.
Можно выманить паука из его укрытия, если постучать стебельком травы по краешку паутины. Паук тотчас выскакивает и бежит к центру паутины, а затем поворачивается к источнику вибрации и подбегает к нему — увы, лишь только для того, чтобы узнать, как его одурачили. Вначале паук реагирует на вибрации, но окончательно он распознает свою добычу с помощью зрения и обоняния; известно, что неодушевленные объекты он вырезает из паутины и они падают вниз. Пауки нападают не на всякий источник вибрации, их интересуют только вибрации определенного диапазона частот.
Более пятидесяти лет назад американский натуралист У. Т. Бэрроуз изучал поведение пауков, живших на веранде его дома. Эти пауки плели круговую паутину. Прикрепив тонкую щетинку к язычку электрического звонка, он получил регулируемый вибратор, который использовал для того, чтобы выяснить, как реагирует паук на колебания паутины различной частоты. Большие пауки отзывались на колебания с частотой 24…300 Гц; именно с такой частотой бьют крыльями некоторые насекомые, например комнатные мухи, попав в сеть. Пауки меньшего размера, как выяснилось, чувствительны к колебаниям более высоких частот (от 100 до 500 Гц), т. е. к более частым движениям крыльев насекомых, меньших по размеру. Другой американский исследователь изучал домовых пауков на спортивной площадке университета. Ему удавалось выманить пауков из укрытий, если паутина колебалась с частотой 400…700 Гц. При больших частотах, однако, пауки проявляли беспокойство и убегали в свое укрытие или даже прыгали на землю. Пока еще не понятно, почему высокочастотные вибрации и даже хлопанье в ладоши пугают пауков. Вероятно, все эти вибрации сигнализируют об опасности; однако трудно представить себе, чтобы кто-либо из врагов паука создавал такие колебания.
ГЛАВА 10
Тепло, холод и комфорт
Температурная рецепция отличается от всех других чувств несколькими особенностями. Мы осознаем лишь резкие отклонения температуры, которые ощущаем как жару или холод; но тем не менее человеческий организм реагирует на температуру все время. Количество тепла, которое мы получаем из внешней среды или отдаем в нее, постоянно уравновешивается за счет мышечной активности, дрожи или потоотделения. В итоге температура тела человека поддерживается на постоянном уровне: приблизительно 36,9 °C. Если эта температура повышается — при заболеваниях или при физической нагрузке, — человек потеет, т. е. его кожа покрывается слоем жидкости, которая, испаряясь, охлаждает организм. Если же температура тела понижается, например на сквозняке, человек начинает дрожать: мышцы быстро сокращаются и расслабляются, чтобы увеличить теплопродукцию.
Животных, способных за счет физиологических процессов регулировать температуру своего тела, так что ее изменения остаются в очень узких пределах,
