Онлайн библиотека PLAM.RU  




2. Из записных книжек натуралистов

…В каждом проявлении природы есть строгая регулярность и четкие закономерности.

(Дж. Вудворт, 1699)

Человек издавна замечал периодические изменения у окружавших его живых организмов. От натурфилософских сочинений Аристотеля (IV век до н. э.) и до публикаций сегодняшнего дня не ослабевает интерес исследователей к удивительному чувству времени. Подсмотренные в природе факты были настолько поразительны, а регулярность ритмов, которыми обладают растения и животные, так изумительно точна, что наблюдатели испытывали непреодолимое желание рассказать о том, что видели. Нередко они замечали, что ритмы эти совпадают по фазе с каким-либо естественным ритмом окружающей среды: вращением Земли, обращением Луны вокруг Земли или Земли вокруг Солнца. Некоторые из них даже подсчитали количество животных, которые вели себя определенным образом в определенное время.

Но наблюдатели лишь удивлялись совершенству природы. Никто из них не давал никаких объяснений наблюдаемым фактам и уж, конечно, не ставил никаких опытов. Многочисленные накопленные факты продолжали оставаться непонятными до тех пор, пока между отдельными странными явлениями не начали проясняться определенные взаимосвязи, — только тогда стала очевидной их глубокая значимость. Теперь каждый случай рассматривался как особая иллюстрация всеохватывающего свойства природы: жизнедеятельность всех без исключения организмов носит характер ритмических циклов. Впоследствии это заключение послужило трамплином для рождения новой отрасли экспериментальной биологии — биоритмологии.

Давайте проследим за развитием представлений о ритмических функциях в живых организмах у ранних натуралистов. Как они отвечали на вопрос: почему животные ведут себя так, а не иначе, и какими средствами они этого достигают?

Одним из наиболее ранних наблюдателей ритмического явления в живой природе был Христофор Колумб.

Представьте себе безлунную ночь 11 октября 1492 года. Четырежды отбила склянки первая вахта. Христофор Колумб стоит на накренившемся мостике «Санта-Марии», которая несется на юго-запад, подгоняемая попутным субтропическим бризом. Из трюма доносятся недовольные голоса матросов: истекают третьи сутки, после которых Колумб, если не покажется земля, обещал повернуть назад. Кажется, суша где-то близко. Проплыли отяжелевшие от ароматных ягод ветви, пролетели над головами и исчезли вдали на юго-западе птицы, на борт вытащили бревно со следами ручной резьбы. Прошло тридцать два дня, как скрылись на востоке Канарские острова. Подгоняемая бризом «Санта-Мария» несется под полными парусами.

Колумб задумчиво стоит на мостике, глядя на темный океан. Вдруг он замечает впереди какой-то непонятный свет. Земля? Ради справедливости заметим, что испанский историк Бартоломе Лас Касас считает, что первым в ту ночь увидел землю Родригес де Триана, матрос с каравеллы «Пинта». Но для нас важно не то, кто первым заметил землю, а то, что Колумб действительно видел мерцающий свет.

В кратком изложении истории Индии Лас Касас писал: «Поскольку «Пинта» была быстроходнее двух других каравелл и опередила адмиральское судно, она обнаружила берег и подала сигнал. Первым землю увидел матрос Родригес де Триана, хотя адмирал, находясь на мостике в десять часов вечера, видел свет. Однако этот свет был настолько слабым и призрачным, что адмирал не решился объявить, что это земля. Тем не менее он позвал Педро Гутиереса, доверенного короля, и сообщил ему, что видел какой-то свет и просил его тоже приглядеться. И Гутиерес увидел свет… Свет появлялся еще дважды. Он был похож на мерцающий огонек свечи и вряд ли мог быть признаком земли. И все же адмирал был уверен, что земля близко».

Что же это был за таинственный свет? Видение? Галлюцинация? Именно так считает С. Э. Морисон, признанный авторитет в изучении плавания Колумба и знаток моря: «Целые тома посвящены объяснению того, что за свет видел Колумб. А вот моряку все ясно — это была иллюзия, вызванная напряженным вглядыванием в темноту. Когда вы не уверены в своем точном местоположении вы стараетесь ночью разглядеть берег, то можете не только увидеть воображаемый свет и вспышки, но и услышать звон колоколов и шум прибоя, которых на самом деле нет».

На противоположной стороне Атлантики, в устье реки Теймар, волны океана разбиваются об основание старинных каменных стен, террасами поднимающихся к вершине холма. За широкими газонами и низкими живыми изгородями виден белый замок — это Плимутская лаборатория королевской биологической ассоциации. Однажды, в начале тридцатых годов, биолог этой лаборатории Л. Р. Крошей, просматривая свои записи о жизни океана у Багамских островов, где он некоторое время работал, вспомнил о свечении, которое наблюдал Колумб. Дело в том, что он сам занимался изучением обитающего в той области океана морского кольчатого червя, половая активность которого четко связана с фазами Луны. Группами по 6—20 особей самки рода Odontosyllis внезапно появляются у поверхности воды и начинают выметывать яйца, сопровождая это потоками ярко светящегося секрета. Самцы, вспыхнув, как светлячки, устремляются к тому же месту, чтобы выбросить сперму. Живой фейерверк длится в течение приблизительно десяти минут. Крошей точно регистрировал время этого явления. Оно обычно происходило за час до восхода Луны в ночь накануне последней четверти лунного месяца. Не это ли самое свечение увидел, приближаясь к Багамским островам, Колумб?


Рис. 2. Срез через лопастевидный вырост тела, или параподию, которыми снабжены сегменты морских многощетинковых кольчецов. Видна железа, которая в период размножения червей выделяет ярко светящийся секрет. 1 — проток железы; 2 — вспомогательные клетки железы; 3 — клетки, вырабатывающие светящийся секрет; 4 — зернистые тела; 5 — метанефридий, или выделительный орган, через который выбрасывается секрет железы.


Тщательно просмотрев старые календари, Крошей обнаружил, что ночь 11 октября 1492 года была накануне последней четверти лунного месяца. Луна должна была подняться как раз через час после того, как Колумб увидел этот свет. Могло ли такое совпадение быть чистой случайностью? Вряд ли. Таким образом, Крошей спустя почти пять веков объяснил, что за свечение видел Колумб. В своей статье, посвященной этому вопросу, которая появилась в Nature в 1935 году, Крошей, сопоставив местоположение излюбленных нерестилищ червей с расстоянием до берега и глубиной океана у Багамских островов, предположил, что берегом, который мог увидеть Колумб, был скорее всего остров Кэт, а не Сан-Сальвадор, как предполагает большинство историков. Трудно сейчас установить абсолютную истину, но рассуждения Крошея основаны на фактах, которые можно наблюдать и проверить.

Тот факт, что жизнедеятельность морских животных связана с фазами Луны, не является новостью XX века. Еще Аристотель заметил, что яичники у морских ежей набухают в полнолуние. Он так подробно описал этих колючих созданий, что зоологи до сих пор называют их жующий орган аристотелевым фонарем. Цицерон говорил, что устрицы и прочие моллюски увеличиваются и уменьшаются в числе в зависимости от фазы Луны; это же утверждал и Плиний. Последняя четверть лунного цикла повсеместно совпадает с повышением половой активности у морских животных.

В юго-западной части Тихого океана обитает многощетинковый кольчатый морской червь, которого аборигены островов Фиджи и Самоа называют «палоло». Этот житель океана достигает полуметра в длину и живет в темных пещерах коралловых рифов. Его размножение происходит всего один раз в году, в последнюю четверть Луны в ноябре, когда в южной части Тихого океана господствует весна. Перед ноябрьским массовым подъемом наиболее крупная задняя часть тела червей палоло раздувается от обилия созревших половых клеток. На рассвете она отделяется, всплывает к поверхности океана, и, извиваясь, разрывается на части, высвобождая яйца или сперму. Тропический океан вскипает, как вермишелевый суп, приобретая зеленовато-коричневый цвет.


Рис. 3. Общепринятая точка зрения гласит, что первым берегом, который увидел Христофор Колумб, был остров Сан-Сальвадор. Исследования лунных ритмов размножения светящихся морских червей дают основание предполагать, что этим берегом мог быть остров Кэт.


Рис. 4. Тихоокеанский палоло (при двукратном увеличении). Цикл размножения этого червя, по предположению Аррениуса, определяется изменениями электрического заряда атмосферы.


Однажды, это было в сороковые годы нашего века на крошечном острове Овалау, некий комиссар Берроуз заинтересовался тем, что ежегодное скопление огромных количеств палоло происходит в одно и то же время. Ему удалось разыскать упоминание о палоло в литературе. Примерно полвека назад Бэзил Томсон писал: «Ежегодное появление скопищ палоло является для аборигенов большим событием, поскольку червь этот считается деликатесом… В печеном виде его студенистая масса по вкусу напоминает устриц». Следовательно, записи Томсона подтверждали наблюдения Берроуза.

Решив, что исключительная точность, с которой появляется этот морской червь, должна представлять большой интерес для исследователей, Берроуз поделился своими впечатлениями от столь экзотического события на страницах лондонского журнала Nature. Его рассказ был подробным и весьма красочным:

Вовремя пребывания на Овалау в качестве комиссара мне несколько раз доводилось наблюдать «подъем» палоло. В течение года таких подъемов бывает два. Первый известен под названием малый мблоло, а второй — большой мблоло. Названия «большой» и «малый» не отражают размеров червя, а характеризуют лишь его количество. Иногда малого мблоло не бывает вообще.

Малый мблоло происходит примерно в конце октября, а двумя-тремя неделями позже следует второй, главный подъем. Главный подъем всегда бывает на рассвете, червь поднимается буквально вместе с солнцем. Кроме того, большой мблоло всегда совпадает с приливом.

Поднимается к поверхности только задняя часть червя, а передняя остается на дне. Причем эта задняя часть, достигающая 25–40 сантиметров в длину, непрестанно извивается.

В деревне Токоу есть один старый фиджиец, который может предсказывать день подъема…

С появлением первых лучей солнца поверхность моря вскипает огромными воронками извивающихся червей. Эти воронки, расширяясь, смыкаются между собой, и тогда вся поверхность воды превращается в движущуюся массу коричневато-зеленого цвета.

Когда тропическое солнце поднимается над морем, ловля уже в полном разгаре. Выходят сотни лодок и каноэ. Добычу черпают банками, бидонами из-под керосина, сетями. Появление червей означает пиршество и для рыбы. Вокруг, заглатывая червей и не обращая внимания на лодки и сидящих в них людей, снуют крупные рыбы и акулы.

По мере того как солнце прогревает воздух, длина червей заметно изменяется. Они начинают как бы разламываться на все более мелкие части, и часа через три после восхода на поверхности моря остаются лишь клочья пены…


Рис. 5. Южнокалифорнийская рыбка атерина-грунион выметывает икру в наиболее благоприятный период приливного цикла, чтобы обеспечить в дальнейшем выживание молоди. Самка откладывает икру в вырытую хвостом ямку в песке. Самцы ползают вокруг нее и оплодотворяют икру.


На южнокалифорнийских пляжах можно услышать передающуюся из уст в уста весть: «Сегодня вечером набег груниона!». Отдыхающие нередко воспринимают ее скептически, подозревая, что за этим кроются какие-то местные шуточки. Однако набеги груниона вполне реальны. Пожалуй, не часто встречается в природе более яркая демонстрация ритмической активности организмов.

Теплыми летними вечерами на пляжах Южной Калифорнии тысячи людей ожидают появления рыбки атерины-груниона. Это случается обычно на следующий день после полнолуния. Туфли и чулки валяются на песке, брюки и юбки подвернуты повыше. У каждого в руках банка, мешок или сумка, куда можно было бы собирать рыбу, поскольку по закону ловить ее разрешается только голыми руками.

Бурлящие волны самого высокого в этом месяце прилива несутся к берегу. Через пятнадцать минут начнется набег груниона. Первые же волны прилива приносят на своих гребнях тысячи тысяч серебристых рыбок, которые устремляются на влажный песок пляжа. Кажется, что пляж покрыт серебристым металлом. Начался цикл размножения.

Самка американской атерины-груниона размером с кисть руки. Как бы танцуя на хвосте, она наполовину закапывается во влажный песок и, интенсивно раскачиваясь, откладывает в него икру (на глубину около 8 сантиметров). В это время самец, извиваясь, описывает вокруг раскачивающейся самки грациозную дугу. Ему достаточно нескольких секунд для оплодотворения икры, после чего он скользит назад к набегающим волнам. Измученная самка стремится высвободиться из песка и, наконец вырвавшись, тоже устремляется к воде и исчезает в бурлящих волнах. Мокрый песок соскальзывает в оставленное ею отверстие и скрывает оплодотворенную икру.

Тем временем охотники за грунионом пригоршнями собирают трепещущую рыбу, наполняя ею свои банки и мешки. Дети с восторженными криками бросаются на песок и, извиваясь подобно рыбам, преследуют добычу.

Только что выловленный из океана и поджаренный тут же на костре хрустящий грунион — изысканное лакомство. Говорят, что на голодный желудок можно съесть до 20 рыбешек. После приятной трапезы обычно обсуждают точность предсказаний и строят прогнозы, повторится ли набег назавтра или только через пятнадцать дней. На пляж спускается ночная прохлада, гаснут костры, рыбаки расходятся по домам.

Грунион выбирает для своей свадебной ночи такое время, когда условия для выживания его потомства оказываются наилучшими. Самые высокие приливы совпадают с полнолунием и новолунием. Грунион выбирает ночи, следующие за самым высоким приливом, когда тот снизится всего на несколько сантиметров. Икринки, заботливо отложенные в песок выше линии прилива, созревают и будут готовы к вылуплению через пятнадцать дней, то есть к следующему высокому приливу. В пенящихся волнах этого следующего прилива, размывающего песок, крохотные рыбешки выбираются из оранжевых икринок-скорлупок, чтобы присоединиться в океане к своим сородичам.

Таким образом, время выхода груниона на берег для нереста можно легко предсказать. Гораздо труднее определить, каким образом рыбки столь точно «знают», когда именно наступит наиболее благоприятный момент для продолжения их рода. Ученые выдвинули два совершенно разных объяснения механизма этих ритмов, зависящих от фаз Луны. В первом случае предполагается, что механизм ритмов связан также и с суточными ритмами, а во втором — с чувствительностью рыбки к изменениям характера или интенсивности падающего на нее света.

Чтобы разобраться в этих двух точках зрения, нам следует рассмотреть экспериментальные работы по изучению действия света на суточные ритмы и ритмы иной продолжительности. Э. Бюннинг, с трудами которого мы более детально познакомимся несколько позже, отмечал, что лунные или полулунные ритмы на первый взгляд как бы не имеют отношения к суточным ритмам; однако существуют доказательства того, что они усиливаются суточными ритмами, возникающими в организме. Согласно другой гипотезе, именно лунный свет стимулирует половую активность морских животных. Пики набегов груниона действительно совпадают с полнолунием. Но вот червь Odontosyllis, свечение которого, возможно, видел Колумб, активен перед восходом Луны, так что объяснить его активность непосредственным воздействием лунного света нельзя. Более того, даже в полнолуние интенсивность лунного света достигает всего лишь одной полумиллионной интенсивности солнечного света. Поэтому Клаудсли-Томпсон выражает сомнение в том, что подобная интенсивность освещения может влиять на лунные циклы размножения. Однако ряд проведенных экспериментов обнаруживает важность общего времени освещения. Ниже мы остановимся на этих работах подробнее, а сейчас познакомимся с некоторыми давними наблюдениями, которые производились в необычных ситуациях, например во время солнечных затмений, и были связаны с изменением интенсивности освещения.

Английский хирург Джордж Ньюпорт, состоявший членом Лондонского энтомологического общества, провел наблюдение над двумя пчелиными семьями во время солнечного затмения, которое наблюдалось в Англии 15 мая 1836 года. Полагая, что такое наблюдение может представить некоторый научный интерес, он послал свои записи в Philosophical Transactions.

Ниже приведен один из протоколов Ньюпорта.

13.30 — Вокруг ульев большое скопление пчел. Они громко гудят.

14.00 — Началось затмение, снаружи улья много трутней, пчелы сильно возбуждены, летают вокруг ульев.

14.15 — Солнце заметно померкло, пчелы торопятся домой. Вылетают очень редко.

14.30 — Солнечный свет продолжает меркнуть. Вылетают лишь отдельные пчелы.

14.45 — Пчелы быстро слетаются в улей. Несколько трутней все еще вне его.

15.00 — Интенсивность света сильно уменьшилась. Вылетел Geotrupes stercorarius (жук-навозник, летающий в сумерках).

15.15 — Стало еще темнее, в ульях тихо, как вечером, ни одна из пчел не покидает улья. Поют петухи, находящийся неподалеку городок подернут туманом; подул прохладный ветер, небо очень чистое.

15.20 — Затмение прошло свой максимум; еще две пчелы вернулись в улей.

15.30 — Света стало больше, пчелы толпятся у летка, начинают вылетать.

15.45 — Света заметно прибавилось, пчелы покидают ульи.

15.50 — Свет значительно усилился, пчелы продолжают вылетать.

16.00 —Стало светло; одна пчела вернулась с обножкой.

16.20 — Затмение почти закончилось. Но из улья № 1 вылетело всего несколько пчел.

16.30 — Пчелы вылетели из улья № 2; затмение закончилось.

17.00 — Пчелы вылетели из обоих ульев. Небо чистое, погода прекрасная.

Хотя эти наблюдения были сделаны почти полтораста лет назад, но и они убедительно доказали, что при уменьшении интенсивности освещения активность некоторых животных резко изменяется, даже если такое снижение освещенности наблюдается в необычное время дня. Это дает основание предполагать, что путем изменения условий чередования света и темноты «стрелки» временного механизма могут быть переведены. Далее мы увидим, насколько важным оказался этот вывод для последующих исследований проблемы живых часов.

Спустя столетие после Ньюпорта японский биолог Сюити Мори тщательно изучил поведение ряда животных во время солнечного затмения, которое наблюдалось на Хоккайдо 19 июня 1936 года. Безусловно, к тому времени и научные представления, на основе которых Мори планировал свою работу, и методы, которыми он пользовался, были уже более точными и надежными, чем во времена Ньюпорта.

Для своего эксперимента Мори избрал мух рода Protofucellia, поскольку они обычно активны только в светлое время суток. Эксперимент отличался необыкновенной простотой. Протухшие рыбьи внутренности в консервной банке и липкая лента шириной в четыре и длиной в тридцать пять сантиметров, на которую садились мухи, привлеченные запахом внутренностей, — вот все, что требовалось для эксперимента. Оставалось только считать пойманных мух.

«Мухи быстро собрались вокруг банки, — писал Мори, — и, разумеется, несколько из них прилипли к ленте. Через 30 секунд липкая лента была заменена, число прилипших мух зарегистрировано. Для каждого наблюдения бралась новая лента. Число пойманных за 30 секунд насекомых было принято за меру их активности».

Прежде всего Мори установил, как ведут себя мухи в нормальных условиях. Поэтому за три дня до затмения он провел контрольный эксперимент. За час до восхода солнца он в течение 30 секунд не поймал ни одной мухи. После восхода за то же время он поймал 48 мух, а в И часов — 72 мухи. На заходе солнца к ленте прилипло уже только 9 мух, а позже — ни одной: мухи прекратили свою активность до следующего дня. Результаты экспериментов Мори обобщил следующим образом: «Мухи обнаруживают активность только в светлое время суток. Можно предположить, что их активность находится в тесной связи с интенсивностью солнечного освещения, а не с такими факторами, как температура воздуха или относительная влажность. Это четко проявляется при вычислении коэффициента корреляции между числом насекомых и изменением окружающих условий».

В день затмения, вплоть до самого его начала, число отловленных мух оставалось близким к результатам контрольного дня. Как только на диске Солнца появилась тень Луны (14.08), Мори поймал за 30 секунд лишь 55 мух. В 15.20, когда стало совершенно темно, количество пойманных за 30 секунд мух упало до 14. После восстановления полной интенсивности дневного освещения за 30 секунд к бумаге прилипло 48 мух.

«По мере развития затмения и снижения интенсивности освещения активность мух падала и число пойманных насекомых снижалось. Время минимальной активности точно совпало со временем полного затмения. Затем, по мере увеличения интенсивности солнечного света мухи постепенно восстанавливали свою активность… мы считаем, что суточная ритмическая активность этой мухи (в той мере, в какой о ней можно судить по реакции насекомого на пищу) принадлежит к тому зависимому типу ритмической активности, которая регулируется главным образом суточными изменениями интенсивности солнечного света, а также частично температурой воздуха и лишь затем относительной влажностью. Некоторое расхождение между значениями коэффициента корреляции для освещения в обычные дни и в день солнечного затмения может быть связано со слишком быстрым изменением освещенности во время затмения. Если бы солнечное затмение длилось дольше, активность мух снизилась бы еще значительнее».

День солнечного затмения был весьма хлопотным для Мори. В промежутках между регистрацией активности мух он отмечал также, что «вороны устраивались на ночлег, а петухи начинали кукарекать», что по-вечернему стала кружиться мошкара, а древесные лягушки завели свой концерт. С наступлением неестественной темноты все эти животные прекратили свою активность.

«…Эти факты свидетельствуют о том, что обычная суточная активность животных относится к зависимым ритмам, которые отличаются от ритмов независимых, врожденных. Солнечное затмение как нельзя лучше позволяет изучать такой тип поведения как бы в условиях грандиозного эксперимента».

Но одно обстоятельство озадачило Мори: «Я следил за рачками-бокоплавами, а также скворцами и майнами; они не обращали на затмение никакого внимания. Эти животные оставались такими же активными, как и при полном сиянии дня. И раки вели себя так же. Их для меня собирали всегда готовые помочь школьники. У раков окраска глаз с наступлением ночи меняется, это происходит вследствие перемещения пигмента, однако темнота, наступившая во время затмения, никак не повлияла на них. Почему?». Мори был не единственным среди биологов, кто встретился с такими непонятными фактами.

Вклинившаяся между Саудовской Аравией и Ираном южная часть Ирака омывается водами Персидского залива на протяжении всего нескольких десятков километров. Тем не менее жители южного Ирака испытывают необъяснимый страх перед китами, которые якобы затаились у этого берега.

25 июня 1952 года в день солнечного затмения биологу Н. А. Веберу довелось находиться в южном Ираке. Как только тень на солнце стала едва заметной, все вокруг задрожало от рокота барабанов и грохота горшков и сковородок. Этот шум дополнялся воплями жителей: люди считали, что во время затмения кит пытается проглотить солнце и, если ему не помешать, светило исчезнет навеки. Естественно, предотвратить вселенскую трагедию и прогнать кита можно, лишь подняв великий шум.

Но не только этими наблюдениями занимался во время солнечного затмения Вебер. Он обратил внимание на то, что, когда стало почти темно, появились тараканы, начали стрекотать сверчки, искали укрытия мухи, бабочки и пчелы, изменилось поведение большинства птиц, некоторых млекопитающих. Но вместе с тем многие животные никак не реагировали на затмение.

Чем же объясняется эта разница в поведении? Прежде всего, рассуждал Вебер, известно, что все животные в нормальных условиях подчиняются ритмам, связанным с вращением Земли. Становятся подвижными с наступлением сумерек ночные животные, а дневные — просыпаются перед рассветом. Вебер знал о двух точках зрения на природу этих ритмов. Одни биологи придерживаются мнения, что ритмы активности обусловлены неким механизмом, чем-то вроде внутренних часов, который находится в организме самого животного. Другие склонны относить ритмическую активность животных за счет влияния ритмов внешней среды. Поэтому Вебер сделал вывод, что животные, изменившие свое поведение под влиянием затмения, управляются действием внешних ритмов, а не изменившие — подчиняются собственным внутренним ритмам.

Еще в 1906 году было опубликовано сообщение о поразительных наблюдениях, сделанных швейцарским психиатром Августом Форелем. По утрам в хорошую погоду семья Фореля обычно завтракала на выходившей в сад террасе. К столу ежедневно подавались фруктовое желе и варенье. И вот члены семьи очень скоро заметили, что к их трапезе присоединились пчелы. Форель обратил внимание на то, что пчелы были чрезвычайно пунктуальны, и по часам отмечал их появление.

Случилось так, что несколько дней завтрак накрывали в доме. В один из таких дней Форель с удивлением заметил, что пчелы в положенное время прилетели на террасу. Это его немало озадачило, так как он считал, что пчел привлекает запах фруктовых сладостей. С этого момента Форель каждое утро регистрировал появление пчел на террасе независимо от того, было там варенье или нет. У Фореля возникла смутная догадка, что пчелы каким-то образом способны узнавать время, но дальше этого он не пошел.

Приблизиться к разрешению этой загадки удалось лишь спустя несколько лет немецкому ученому фон Буттель-Реепену. Прогуливаясь среди полей цветущей гречихи, он обратил внимание на то, что, как только цветы гречихи поздно утром прекращают выделять нектар, пчелы проворно покидают поле и не возвращаются до следующего утра. Отправившись на поле гречихи в послеобеденное время, Буттель-Реепен тщательно обследовал цветы. Казалось бы, и к вечеру они были столь же душистыми, как и утром. Но почему же тогда пчелы в послеобеденное время их никогда не посещают? Очевидно, насекомых привлекал не запах. Но тогда, как же они узнают, когда именно им надо прилетать?

Буттель-Реепен считал, что возможно одно из трех объяснений этой загадки:

1) за полями следят по нескольку пчел-разведчиц от каждого улья. Когда начинается выделение нектара, они отправляются в ульи и сообщают об этом;

2) пчелы связывают выделение нектара с каким-то внешним явлением, например положением солнца на небе. Запомнив, когда накануне началось выделение нектара, они и на следующий день вылетают в момент, когда солнце займет на небе соответствующее положение;

3) у пчел есть настоящее чувство времени — некие внутренние часы.

Вероятно, последнее было всего лишь счастливой догадкой, но догадкой действительно ценной. Буттель-Реепен ввел и новый термин — чувство времени (Zeitgedachtnis), — термин настолько удачный, что он прочно вошел в биологическую литературу.

Буттель-Реепен не мог доказать своего предположения. В его время, как и в дни Фореля, применение точных методов в биологии еще только зарождалось. Лишь в 1929 году И. Белинг — ученица знаменитого Карла Фриша — сумела, как мы увидим, заглянуть глубже в тайну чувства времени у пчел.

Человек с давних времен восхищался способностью птиц находить дорогу к дому. Но не только эта способность удивляет в птичьем племени. Очень часто их поведение отличается большой точностью. Так, шляпковый тинаму, похожий на маленького страуса, с необычайной пунктуальностью заводит песню через каждые три часа и днем и ночью. На родине этой забавной птицы, в Панаме, ее называют трехчасовиком. Панамцы считают, что по пению тинаму можно проверять часы. Пока ученые не знают, почему эти птицы так точны в сроках исполнения своей песни, известно лишь, что яйца насиживает самец и он же заботится о птенцах. Песня его раздается восемь раз в сутки через равные промежутки времени независимо от сезона.

Обратите внимание, что тинаму поет и днем и ночью. Если птица и ориентируется по какому-либо внешнему источнику, то уж во всяком случае не по солнцу. Объяснить все это можно лишь наличием у нее каких-то внутренних врожденных часов.

Натуралист Франц Лютц изо дня в день прислушивался к первой утренней песне крапивника. «Крапивник поразительно точен, — писал он. — Каждое утро я слышал его песню между 5.57 и 5.58 с точностью до минуты. Воистину это загадка, особенно если учесть, что восход солнца сдвигается ежедневно на четыре-пять минут».

Известно много случаев, когда самые разные птицы с удивительной точностью прилетали к кормушке. Интересен рассказ о диком чирке, который жил в одной английской семье. Птица очень привязалась к хозяину дома, постоянно ездившему в город на службу. Независимо от того, где эта пресноводная уточка проводила день, она появлялась перед домом за несколько минут до обычного времени возвращения хозяина. Если же тот опаздывал, она терпеливо ждала его, неотрывно глядя на дорогу, иногда это длилось целый час.

Очень часто периодическая активность животных связана с циклом их размножения. У птиц ритуал ухаживания часто приобретает очень сложную форму. Элегантный дикий гусь проделывает его в определенной ритмической последовательности. Дж. Девани пишет, что, ухаживая за своей избранницей, гусак ходит вокруг нее, демонстрируя целую серию самых странных поклонов и приседаний. Обычно он выбирает два растущих на расстоянии семи-десяти метров друг от друга дерева с толстыми горизонтальными нижними ветвями. Устроившись на ветке одного из деревьев, гусь начинает кланяться, останавливаясь в полупоклоне, чтобы похлопать крыльями. Затем он переходит на ветку другого дерева. После определенного перерыва он опять возвращается к первому дереву и повторяет свои действия, перебираясь с одного дерева на другое. Причем промежуток времени между переходами выдерживается настолько постоянным, что кажется отмеренным по часам».

Кроме того, птицы очень точно соблюдают время кормления. Стайные кроншнепы собираются вместе кормиться на отмелях и болотах. Высокие и стройные, ходят они по грязи с загнутыми вниз клювами в поисках мелкой живности. Когда прилив скрывает отмели, птицы поднимаются на крыло и отлетают дальше в глубь берега, на сухие места кормежки, где они чувствуют себя довольно неуютно, и с нетерпением ждут, когда отлив обнажит отмели. Посылают ли они разведчиков следить за уровнем прилива? Некоторые натуралисты отвечали на этот вопрос утвердительно, но более тщательные наблюдения показали, что птицы этого не делают. Тем не менее, когда отлив обнажает глинистые отмели, кроншнепы сбиваются на полях в плотные стаи, поспешно взлетают и возвращаются к берегу, чтобы опять уткнуться в грязь своими серповидными клювами.

Интересное создание — плодоядная австралийская летучая собака. Днем она прячется где-нибудь в густой листве, повиснув вниз головой, в сумерках же вылетает кормиться. Быстроту и силу полета этому животному обеспечивают бурые опушенные крылья, размах которых достигает полутора метров. Стаи этих животных обрушиваются на плантации фруктовых деревьев. В отличие от большинства летучих мышей с их уродливыми бульдожьими мордами и глазками-бусинками летучая собака похожа скорее на маленькую лисичку с усатой мордочкой, хорошо выраженной шейкой и большими влажными глазами. Где-то в ее организме тоже скрыт прекрасно отлаженный часовой механизм. Местные жители называют австралийских собак «налетчиками» и уверяют, что по ним можно проверять часы. Но им бы очень хотелось, чтобы набеги этих животных не были столь регулярными, поскольку их орды прямо-таки опустошают сады.

Наверняка каждому известно, что собакам тоже свойственно чувство времени. Люди, выросшие в деревне, знают, что некоторые собаки в нужное время отправляются за коровами, чтобы пригнать их для дойки домой. Известен случай, когда собака быстро привыкла вносить поправку на сокращение продолжительности дня.

У коров тоже обнаружилось чувство времени. Как-то летом 1888 года врач А. С. Хадсон выступил в журнале Popular Science Monthly против автора статьи, который не верил, что животным свойственно чувство времени:

Примерно полвека назад пишущему это письмо довелось иметь на своем попечении пять коров. Они паслись на выгоне очень далеко от жилья. Утром и вечером мне приходилось искать коров и пригонять их для дойки.

По воскресеньям утром коровам полагалось давать соль — угощение, которое им очень нравилось. По истечении какого-то времени, какого — точно сказать не могу, они уже каждое воскресное утро стояли у ограды выгона, в самом близком к жилью месте, и ждали. Если я забывал дать им соль, коровы не уходили пастись и могли стоять так больше часа.

Таким образом, коровы самостоятельно приходили на место дойки по воскресеньям, но не приходили в остальные дни. Как они могли это делать, если не обладали какой-то способностью отмечать каждые семь дней недели? Они были изолированы от окружающего мира и изо дня в день не видели никого, кроме меня. Насколько можно судить, все дни должны были казаться им одинаковыми, за исключением воскресенья, которое, имей коровы способность говорить, они называли бы «соленым» днем. Как они сумели уловить периодичность и быть на месте именно в это, а не в другое утро?

Павиан чакма, который в течение двадцати лет жил в Вашингтонском национальном зоопарке, сам себе установил рабочее время и соблюдал его с точностью до минуты. Ежедневно ровно в четыре часа дня он начинал почесывать свою черновато-зеленую шкурку, удалялся, ковыляя, в свой домик и закрывал за собой дверь. Если кому-либо из опоздавших хотелось его повидать, они должны были прийти на следующий день.

Итак, это всего несколько листков из записных книжек натуралистов. Но эти записи пробудили любознательность биологов XX века, подтолкнули их к выдвижению новых концепций, которые можно было проверить с помощью таких современных средств, как электронные вычислительные машины, радары, сканирующий электронный микроскоп. Многие наблюдения были выполнены людьми, не имевшими специального образования. Признанный авторитет в области изучения биологических ритмов Колин Питтендрай сказал: «Я не знаю ни одного другого случая, когда простое наблюдение столь непосредственно привело бы к формулированию первоочередных проблем, стоящих перед современным ученым, изучающим физиологию клетки».

В последующих главах мы увидим, как бьются физиологи над некоторыми из проблем, которые имел в виду Питтендрай. Но прежде мы проследим за ходом развития научной мысли от раннего периода — периода простых наблюдений и предположений до современного состояния науки со всей изощренностью ее стратегии и тактики.





Главная | Контакты | Нашёл ошибку | Прислать материал | Добавить в избранное

Все материалы представлены для ознакомления и принадлежат их авторам.