Положение Солнца и уровень океана

Многие животные приурочивают свою жизнь к положению источника света на земле — Солнца. Например, если перевез­ти пчел из Америки во Францию, то американские пчелы бу­дут некоторое время жить во Франции по своему прежнему «американскому» расписанию. Со временем они, однако, при­способятся к новым условиям. Тем не менее эти же пчелы со­вершенно дезориентируются в южном полушарии, где Солн­це в полдень находится на Севере.

Некоторые насекомые «настраивают» свои внутренние «часы» на время прилива и отлива океана.

Если перевезти устриц или панцирных моллюсков с запад­ного побережья океана на восточное, то можно наблюдать любопытную картину. Они продолжают регулировать свою жизнь в соответствии с океанскими приливами западного по­бережья. Ширина щели между створками раковины и погло­щение моллюсками кислорода увеличиваются и уменьша­ются в ритме приливов и отливов на западном побережье океана.

Море и океан являются надежными факторами ориента­ции животных. Извлеките из воды рачка-бокоплава, живуще­го вдоль Адриатического побережья Апеннинского полу­острова, как он автоматически повергнется к востоку и побежит к воде. Оказавшись на берегу Неаполитанского залива, этот же рачок направится на запад.

Ориентация крабов несколько сложнее. Они ориентиру­ются как на часы приливов и отливов океана, так и на Солн­це. В зависимости от этого у них резко изменяется уровень содержания гормонов, которые увеличивают или уменьшают число пигментных клеток, в виде точек, покрывающих по­верхность их тела. Вот почему днем эти крабы имеют темный буровато-серый цвет, а ночью цвет светлой слоновой кости. Темная бурая окраска для крабов имеет защитное значение. Она помогает им днем во время отлива прятаться в своих норах.

Ориентация морских червей и некоторых видов рыб еще более сложная. Они комбинированно воспринимают и оце­нивают ритм прилива, фазы луны и времена года. Их брач­ные обряды приурочены только к одному определенному при­ливу.

Запах

Мы уже упоминали ранее о роли химических веществ в инстинктивном поведении. Запах является могучим средст­вом общения живых существ и исследования внешнего мира. Каждый вид животных имеет свой собственный, биологиче­ски обусловленный спектр запахов. Если кролик лучше всего различает по запаху морковку, то собака это лучше делает по отношению к запаху кролика.

Чувствительность обоняния также определяется состоя­нием организма. Оно резко повышается при голоде, при на­коплении в организме половых гормонов.

Фабр обнаружил, что самки бабочек китайского шелко­пряда совершенно не чувствительны к запаху, которым они завлекают самцов. Однако самцы реагируют на этот запах в чрезвычайно ничтожных концентрациях и пролетают рас­стояние в семь миль, возбуждаемые этим запахом. Это веще­ство в 1959 году обнаружил лауреат Нобелевской премии Адольф Бутендант из Мюнхенского института биохимии. Оно представляет собой спирт с шестнадцатью углеродными атомами в одной молекуле.

Запах может изменять внутреннее состояние животных. Известно, например, что у самок мышей при виде и запахе самца изменяется их половой цикл. В 1960 году в английском институте медицинских исследований в Лондоне было обна­ружено, что самки мышей не беременеют сразу же после спа­ривания, если подвергаются запаховым раздражениям от других самцов. Вот почему в скученной колонии обычно рез­ко снижается рождаемость!

Электричество

Многие живые существа обладают исключительной чув­ствительностью к действию электрического тока. Любопытен эксперимент с одноклеточными туфельками-парамециями. Если к капле воды, в которой плавают парамеции, с двух сто­рон подвести электроды от батареи постоянного тока, то можно наблюдать, что все они начинают плыть в сторону от­рицательного полюса.

Некоторые виды улиток, например, речная улитка, пре­красно ориентируются по силовым магнитным линиям Земли.

Морские миноги испускают специальные электрические импульсы. Каждый такой импульс представляет собой элек­трический ток, который выходит из одной части миноги, про­ходит по воде и возвращается в другую область ее кожи. Та­ким образом немедленно воспринимается любое изменение посланного импульса. Они также обладают высокой чувстви­тельностью к электромагнитному полю.

Рыба-нож имеет специальный электрический орган, рас­положенный возле кончика хвоста. Пятясь, эта рыба залезает в ямки и использует электрические импульсы, идущие от хво­стовой части, для исследования содержимого этих ямок.

Большинство рыб использует электрические органы для навигации. При каждом импульсе у такой рыбы вдоль ее тела распространяется слабый электрический ток, который все время корректируется с магнитным полем Земли.

Однако есть рыбы, которые используют электрический разряд для нападения и защиты. Электрический скат, напри­мер, производит разряд напряжением около 70 вольт. Сери­ей таких разрядов он оглушает свою жертву. Электрический сом, живущий в Ниле, производит разряд даже до 350 вольт.

Специальные сигналы

Большинство живых существ на Земле издает различного рода сигналы. Эти сигналы служат как выражением опреде­ленного состояния, так и имеют информационный смысл. В брачный период самец призывает самку специальной «пес­ней любви».

Каждый вид животных «работает» на своей волне. При этом оказываются занятыми все диапазоны волновых колеба­ний— от медленных до ультравысоких. Единственное спасе­ние в этом хаосе звуков состоит в том, что каждое животное обладает только узким спектром восприятия звуковых коле­баний. Не исключением является в этом смысле и человек.

Его ухо воспринимает только от 20 до 20000 колебаний в се­кунду.

Сигналы, издаваемые животными, могут быть использова­ны и для эхолокации.

Наиболее поразительна в этом смысле деятельность под­ковоносых летучих мышей, широко распространенных в Евро­пе, Америке и Австралии. Они имеют вокруг носа и рта двой­ную складку мембран. Последняя служит своеобразным гор­ном, концентрирующим высокочастотные сигналы в узкий звуковой пучок, который наподобие света фонаря животное может направлять в любую сторону. Обладая таким прибо­ром, летучие мыши непрерывно прощупывают окружающее их пространство, даже когда они отдыхают в висячем поло­жении, находясь головой книзу. Надо сказать, что тазобед­ренные суставы летучих мышей очень подвижны, поэтому они способны даже в висячем положении поворачивать свое тело так, что оно описывает полный круг. В результате таких дви­жений животное получает возможность сканировать окру­жающую среду в поисках добычи.

Разве это не высокосовершенная самонаводящаяся раке­та! Вместе с тем летучие мыши постоянно воспринимают отраженные сигналы. Некоторые ученые полагают, что их уши способны держать звук «под наблюдением» с момента его испускания. Благодаря этому летучие мыши определяют не только, какой объект находится перед ними, но по высоте звучания отраженного звука даже направление его движе­ния.

Но природа хитра. Для защиты от сигналов летучих мы­шей многие мотыльки имеют пушистый покров, а пушинки почти не отражают звука. Другие насекомые, например жуки, имеют двойной диапазон слышимых звуков. В одном диапа­зоне они слышат звуки своих сородичей, а в другом — звуки приближающихся летучих мышей. Вслед за этим они склады­вают свои крылья и камнем падают на землю, тем самым спасаясь от преследователя.

Почти все пещерные птицы также используют эхолокацию. В пещерах Венесуэлы и Гвианы в Южной Америке, напри­мер, обитает масляная птица, которая также ориентируется с помощью отраженных колебаний своих щелкающих звуков.

Эхо играет важную роль в жизни и водных животных. Ки­ты и дельфины широко используют эхолокацию для ловли рыбы и общения друг с другом. А другие животные и человек разве не используют в своей жизни эхолокацию? Мы все вре­мя воспринимаем, и порой подсознательно, оцениваем окру­жающие нас звуки. Они тесно вошли в нашу жизнь. Мы уже не можем представить идущего поезда без равномерного по­стукивания колес, летящего самолета без рева мотора. А представьте, как бы реагировал летящий в самолете человек, если бы шум моторов внезапно прекратился? Все время, всю жизнь мы, сами того не замечая, оцениваем звуковую информацию.

Оценка информации

Итак, многочисленные факторы внешней среды способны оказывать существенное влияние на характер инстинктивных действий животных. При этом в зависимости от экологии каждое живое существо имеет ведущий канал внешней ин­формации.

У человека и птиц, например, ведущим каналом связи с внешним миром является зрение. У собаки — обоняние. У дождевого червя — осязание. Муравей обладает в равной степени хорошим осязанием и обонянием. В зависимости от того, какая внешняя информация является ведущей в пове­дении живых существ, можно говорить об их «мировоззре­нии», «мирообонянии», «мироосязании» и т. п.

Но какой бы канал информации не был ведущим, на его основе всегда происходит принятие «решения» к совершению действия. Муравей на основе осязания быстро принимает решение напасть на погохвостку (если она меньше его) или убежать прочь (если она крупнее его).

Точно так же, на основе только осязания размера ячейки, пчела, откладывающая яйца, принимает соответствующее решение. Если ячейка большая — у нее выделяется сперма и откладывается оплодотворенное яйцо, из которого в буду­щем разовьется матка. Если размер ячейки маленький, то в нее откладывается неоплодотворенное яйцо, из которого появится трутень.

Все эти механизмы оценки информации врожденные. Они определяются прежде всего сопоставлением внешних раздра­жителей с исходным состоянием животного, с его внутренни­ми потребностями. По мере усложнения организации живот­ные приобретают способность оценивать все большее количе­ство внешних раздражителей. Тем не менее среди всех этих раздражителей сохраняет свое значение ведущий, пусковой компонент. Из всего этого следует, что инстинкт проявляется только в определенных условиях. Он, формируясь на основе внутренних врожденных механизмов, проявляется под влия­нием определенных, как правило, постоянных раздражителей внешней среды. При изменении условий внешней среды ин­стинкт может совсем не проявиться или значительно изме­ниться. Но об этом ниже.

Сейчас нам важно подчеркнуть следующее обстоятельство. Рассматривая примеры влияния внешних факторов на инстинктивную деятельность, мы можем заметить, что харак­тер внешних влияний всегда определялся исходным состоя­нием насекомого или животного. Следовательно, происходит не только пассивное действие факторов внешней среды на живой организм, но, что самое важное, он сам активно под­бирает и использует их для удовлетворения своих потребно­стей.

Таким образом, потребности организма, первичные изме­нения его внутренней среды, как правило, выступают в ини­циативной роли оценки окружающей обстановки. Принятие решения к действию происходит на основе оценки внешних раздражений через призму исходного внутреннего состояния. Это очень важный момент. Он позволяет подойти к проблеме инстинкта с принципиально новых позиций.

ИНСТИНКТИВНОЕ ПОВЕДЕНИЕ

Каким же образом принятое на основе внутренних потреб­ностей и факторов внешней среды «решение» реализуется в соответствующее, называемое инстинктивным, поведение?

Вернемся снова к новорожденному щенку. Голодный ще­нок совершает массу беспорядочных движений. Он обнюхи­вает все находящиеся на его пути предметы, «исследует» их и после длительных проб и ошибок может найти, наконец, необходимую ему пищу. Как неуверенны его первые поисков вые движения!

Совсем другая картина наблюдается у насекомых,

Жесткая программа поведения

Рассмотрим, к примеру, поведение личинки осы. Вылупив­шись в своей земляной норе из куколки, она поедает отло­женные родителями пищевые запасы, и несколько раз линяет. Съев последнего сверчка, личинка начинает ткать кокон, а затем впадает в десятимесячное оцепенение. Проходит десять месяцев развития. Оса приобретает свою нарядную окраску, разрывает кокон, прокладывает себе дорогу в почве и выле­тает на волю, чтобы в течение двух месяцев своей короткой жизни дать начало новому поколению. Здесь все строго опре­делено, каждый шаг как бы заранее расписан.

Рассмотрим теперь поведение взрослой осы-сфекса, прекрасно описанное в книге Ж. Фабра «Жизнь насекомых».

В строго определенное время развития оса роет в земле одну или несколько норок. После того как норки готовы, оса улетает на охоту, ищет и парализует сверчка, нанося ему три жалящих удара в области его главных нервных узлов. Она подтаскивает сверчка к норке, оставляет его у входа на по­верхности, а сама (возможно с целью проверки) залезает в норку. Только проверив и убедившись, что в норке нет никого постороннего, оса втаскивает туда кузнечика и откладывает на его грудку яйцо. Таким же образом она втаскивает в нор­ку еще одного или двух сверчков. Отложив яйцо на грудку последнего сверчка, оса замуровывает вход в гнездо.

Какая четкая последовательность событий!

Теперь попробуем разобраться, что же заставляет осу выполнять эту последовательную цепь действий? Безусловно, что основным и главным инициативным фактором этой цепи являются изменения во внутренней среде осы, связанные с накоплением в ее организме половых гормонов, спариванием; созреванием яиц и пр. Эти процессы в свою очередь, бесспорно, определяются многими факторами внешней среды (окру­жающая температура, положение Солнца, длина дня и ночи и пр.).

Все это роковым образом приводит осу к необходимости рыть гнездо. Сама механика подготовки гнезда, также как и всех последующих действий, определяется сопоставлением действия на осу факторов внешней среды с заготовленной в ее организме программой. Если, например, оса не может по­дыскать соответствующую почву для норки, она будет искать новую почву, пока необходимое место не будет найдено.

Теперь о форме строительства. Если, например, у пчел разрушить построенный ими сот, они немедленно принимают­ся исправлять разрушения, и в конце концов, сот, может быть, и не такой совершенный как первый, будет восстановлен. Если дождь размывает норку сфекса, оса вырывает новую.

Итак, мы видим, что для того, чтобы перейти к следующе­му этапу своей деятельности, оса должна получить опреде­ленный этапный результат своего действия. Первый крупный этапный результат — это построение норки. Только после это­го оса улетает на охоту. Все в поведении осы запрограммиро­вано. Последующий этап не может начаться, пока не закон­чен успешно предыдущий.

Аналогичным образом строятся все последующие этапы деятельности осы.

Если вы отнимете сверчка у летящей к норке осы, она снова улетает на охоту и убивает нового сверчка. Если в тот момент, когда оса проверяет гнездо, спрятать лежащего у входа сверчка, то возвратившись и не найдя своей жертвы, оса опять улетает на поиски нового сверчка. Характерно, что всякий раз, когда оса подтаскивает свою жертву к входу в норку, она непременно оставляет сверчка и проверяет содер­жание, гнезда. Эту процедуру можно неоднократно повторять, как это делал Фабр, и оса всегда продолжает безотказно совершать одну и ту же реакцию.

Однако после того как яйца отложены, и вход в норку за­мурован, дальнейшая судьба потомства уже не волнует осу. Можно вытащить сверчков из норки, можно разрушить нор­ку, оса на это не реагирует.

Создается впечатление, что оса все время держит перед собой конечный результат программы деятельности по обес­печению потомства — откладывание яиц и замуровывание входа в норку. Вся реальная деятельность осы подчинена ко­нечному будущему результату ее приспособительной деятель­ности.

Подобные программы поведения наблюдаются у многих насекомых и рыб.

Самец колюшки начинает свою «брачную» деятельность прежде всего со строительства гнезда. Только после того как его гнездо построено, он начинает реагировать на самку. В это время изменяется его окраска. Блестящей окраской и своеобразным поведением самец привлекает самку к гнезду. Самка проникает в гнездо и мечет икру. Самец оплодотворя­ет икру. После этого поведение самца резко изменяется. Он становится надежным сторожем, охраняющим свое потомство от любого врага. Стоит нарушить хоть один этап этой цепи событий, как весь процесс размножения оказывается нару­шенным и животное без конца будет пытаться повторить не­завершенное действие. Жуки-навозники производят сложные последовательные реакции в процессе питания. Они скаты­вают огромные шары навоза, затаскивают их в норки, закры­вают вход и только после этого приступают к еде. И в этом случае нарушение любого этапа этого последовательного ря­да действий приводит к его неоднократному повторению.

Можно совершенно определенно сказать, что любая ин­стинктивная деятельность животных построена из подобных цепочек различных действий, соединяющих этапные моменты для достижения главного конечного результата того или ино­го приспособительного эффекта.

Основными такими приспособительными эффектами яв­ляются: пища, избегание врага, оплодотворение, охрана и воспитание потомства.

Каждый конечный приспособительный эффект и все ос­новные этапы его достижения запрограммированы в наслед­ственных механизмах животного. Однако для выявления всех звеньев этой цепи действий необходимы следующие ус­ловия.

Прежде всего эта деятельность возникает на основе той или иной потребности организма. Так, вся цепь поведения осы-сфекса возникает на основе родительской мотивация. У жука-навозника она определяется мотивацией голода, у самца-колюшки — половым влечением.

Аналогичным образом строительство гнезд у птиц всегда определяется половым возбуждением, входя как неотъемле­мый этап в цепь подготовительных мероприятий к отклады­ванию яиц. Доказано, что даже выделение слюны, которую птицы используют для склеивания гнезда, определяется на­коплением в их организме половых гормонов.

Эти инстинктивные механизмы обладают большой энер­гетической силой. Можно удалить у животного все его сред­ства передвижения (ноги, крылья), тем не менее оно все рав­но любыми средствами (кувыркаясь или перекатываясь), до­стигнет источника удовлетворения своих потребностей.

Без наличия соответствующей мотивации ни одна инстинк­тивная деятельность проявиться не сможет. Мотивация, та­ким образом, представляет собой особое «заряженное» со­стояние, приводящее к активному воздействию на внешнюю среду и заканчивающееся тем или иным полезным приспосо­бительным эффектом. Именно на основе исходной мотивации происходит программирование всей цепи последующих дей­ствий, направленных на удовлетворение данной мотивации.

Второе, что необходимо для выявления инстинктивной деятельности, это наличие определенных постоянных раздра­жителей внешнего мира. Снова вернемся к примеру поведе­ния осы-сфекса. Предположим, что почва в той области, где поселяется оса, оказалась бы неподходящей для норы, на­пример каменистой или песчаной. Смогла бы оса в этом слу­чае построить нору и приступить к следующему этапу дея­тельности? Ясно, что нет. Аналогичным образом оса также вряд ли смогла бы достигнуть окончательного этапа своей родительской деятельности при отсутствии, например, в дан­ной местности определенного вида сверчка, которого она ос­тавляет для питания своему потомству и т. д.

Таким образом, исходная мотивация, возникающая на ос­нове внутренних потребностей организма, при наличии опре­деленных факторов внешней среды формируется и выявляет­ся в определенной цепи инстинктивного поведения.

С этой точки зрения интересно рассмотреть такое загадоч­ное на первый взгляд явление, как хоминг, или инстинкт на­правления. Чувство направления также передается по на­следству. На это указывает следующее интересное наблюде­ние.

Европейские ученые заменили яйца аистов в Западной Германии на яйца их восточногерманских сородичей. Эти по­роды аистов летят зимой в теплые края различными путями. И что же оказалось? Когда родители подсаженных детей на­правились к долине Нила через Южную Францию, Гибралтар и северное побережье Африки, их приемыши полетели дру­гим путем — вдоль восточного побережья Средиземного моря, через Грецию я малую Азию.

Что же заставляет птиц периодически совершать мигра­ции?

На этот вопрос мы снова должны ответить, что инициа­тивная роль и в этой деятельности определяется внутренними потребностями, которые возникают у них на определенном этапе деятельности под влиянием гормональных изменений внутри организма и действия факторов внешней среды. На этой основе у птиц формируется «представление» о конечном результате деятельности. Для птиц, находящихся в Северном полушарии, это прежде всего потребность в тепле. На этой основе опять формируется жесткая программа действий, от­работанная поколениями. В полете птицы все время сверяют свои внутренние программы с определенными внешними фак­торами.

Многие опыты показывают, что птицы в своих перелетах ориентируются по Солнцу, Луне и Звездам. В последнее вре­мя высказывается предположение о том, что некоторые пти- цы могут ориентироваться по направлению магнитных сило­вых линий Земли.

Аналогичные процессы определяют миграцию рыб.

Как правило, путь птиц и мигрирующих рыб жестко опре­делен. Сплошь да рядом можно наблюдать причудливые «нерациональные» передвижения, которые, возможно, опре­деляются какими-то моментами глубокой древности. Так, на­пример, угри из европейских рек перед метанием икры спу­скаются к морю, пересекают Атлантический океан и мечут икру у Бермудских островов. Их мальки, длиной в несколько миллиметров, отправляются назад в Европу и достигают ее в течение трех лет. А сколько их гибнет в пути! Поистине глу­боко неразумная деятельность!

Все врожденные программы являются, как говорят в тех­нике,— жесткими. Их выполнение становится невозможным при нарушении определенных внутренних наследственных ме­ханизмов основных влечений и при отсутствии тех или иных, обычно постоянных, явлений внешней среды.

Насколько консервативно и порой «нерентабельно» ин­стинктивное поведение показывает следующий пример, кото­рый приводит Фабр.

Оса-бомбекс обычно роет свою норку в песке и отклады­вает в нее яйцо. Особенностью экологии этого вида осы яв­ляется то, что она все время доставляет пищу своей личинке. Каждый раз она безошибочно находит в песке вход в свою норку и проникает к своей беспомощной личинке. Но можно сделать следующий опыт. Попробуем раскрыть крышу гнезда. Личинка оказывается под открытым небом. И несмотря на то, что, казалось бы, новый путь к личинке беспрепятствен, оса по-прежнему подныривает к личинке через песок.

Каждый вид животных отличается своими программами и образом жизни. Зайца, например, трудно с первого взгля­да отличить от кролика. Между тем заяц живет на поверх­ности земли, а кролик роет себе нору.

Возникает естественный вопрос, может ли эта заведенная по определенному порядку «пластинка» как-либо изменяться?

Оказалось, что да. Жестко запрограммированные инстин­ктивные действия могут нарушаться при изменении окружаю­щей среды. Всякое инстинктивное действие не является чисто механическим. Борьба осы и сверчка, о которой писал Фабр является действительно борьбой, в которой обе стороны ис­пользуют все имеющиеся возможности. Не всегда попадание жала осы бывает точным и ей приходится несколько раз на­носить свои удары.

В ряде случаев, если тот или иной этап запрограммирован­ного действия по какой-либо причине не может быть достиг­нут, некоторые животные проявляют удивительную изобрета­тельность и за счет некоторого изменения программы дости­гают конечного приспособительного результата. Но таких «со­образительных» животных оказывается не так уж много. Тем не менее именно по этому пути происходит естественный от­бор, закрепляются лучшие средства и пути достижения по­лезных приспособительных эффектов. Эта способность гибко изменять средства для достижения цели все в большей сте­пени тренировалась в эволюции живых существ, и высшие животные приобрели способность формировать поведение динамически, в зависимости от окружающих условий.