Дэвид Барри - Супернавигаторы [О чудесах навигации в животном мире] [litres]

Именно этого и следовало ожидать, если бабочки используют солнечный компас с поправкой на время. Перес отметила также, что монархи, по-видимому, способны удерживать направление при наличии облачности. Поэтому она предположила, что у них есть некий запасной «неастрономический» компас, возможно использующий магнитное поле Земли.

Несколько лет спустя Хенрик Моуритсен, ведущий исследователь бионавигации, работающий в Ольденбургском университете в Германии, и его коллега Барри Фрост из Университета Куинс в Кингстоне, в канадской провинции Онтарио, придумали способ слежения за ориентацией насекомых в полете с более высокой точностью – и гораздо меньшим количеством беготни [303] Mouritsen, H., & Frost, B. J. (2002). ‘Virtual migration in tethered flying monarch butterflies reveals their orientation mechanisms’, Proceedings of the National Academy of Sciences, 99 (15). P. 10162–10166. . Они привязывали бабочек внутри своего рода имитатора полета, что позволяло им отслеживать и регистрировать направление их полета до четырех часов подряд (что соответствует перелету на расстояние около 65 километров) [304] Эта методика более подробно описана в главе 17. .

Моуритсен и Фрост применили сдвиг часов к двум группам бабочек: у одной группы часы «спешили», а у другой «опаздывали» на шесть часов. Бабочки контрольной группы устойчиво направлялись, более или менее в соответствии с результатами Перес, на юго-запад. Более того, среднее направление замечательно точно соответствовало маршруту, который в конце концов привел бы их к месту назначения в Мексике.

Ориентация двух групп со сдвинутыми часами также была в высшей степени однородной: «спешащие» летели на юго-восток, а «опаздывающие» – на северо-запад. Величина различий в направлении хорошо соответствовала предсказаниям, сделанным на основе изменений азимута солнца, что убедительно свидетельствует об использовании бабочками солнечного компаса с поправкой на время.

Стив Репперт и его коллеги с медицинского факультета Массачусетского университета провели впоследствии серию экспериментов, которые показали, что монархи реагируют не только на положение солнца в небе, но, подобно медоносным пчелам и муравьям-бегункам, на Е-векторы поляризованного света [305] Reppert, S. M., Zhu, H., & White, R. H., (2004). ‘Polarized light helps monarchs migrate’, Current Biology, 14 (2). P. 155–158. . Чтобы учитывать изменения положения солнца в течение дня, бабочкам – как и муравьям в пустыне и медоносным пчелам – нужны какие-то часы. По-видимому, этот механизм зависит от информации, получаемой через усики, потому что насекомое с отрезанными или закрашенными усиками теряет способность вносить поправки на время. Правда, пока что неясно, как именно он работает [306] Merlin, C., Gegear, R. J., & Reppert, S. M. (2009). ‘Antennal circadian clocks coordinate sun compass orientation in migratory monarch butterflies’, Science, 325 (5948). P. 1700–1704; и Guerra, P. A., Merlin, C., Gegear, R. J., & Reppert, S. M. (2012). ‘Discordant timing between antennae disrupts sun compass orientation in migratory monarch butterflies’, Nature Communications, 3. P. 958. .

Стенли Хайнце и Репперт нашли в центральном комплексе головного мозга монарха клетки, настроенные на определенные углы Е-векторов, очень похожие на те, которые до этого были обнаружены у саранчи. Поэтому возможно, что монархи обладают способностью ориентироваться по узорам Е-векторов, даже когда сам солнечный диск скрыт облаками. Поскольку рисунок Е-векторов может быть неоднозначным, бабочкам нужно уметь не только отслеживать азимут солнца, но и измерять его высоту в небе. Для этого процесса, вероятно, требуются сигналы от вторых часов, расположенных в мозге, хотя их природа также еще не установлена [307] Heinze, S., & Reppert, S. M. (2011). ‘Sun compass integration of skylight cues in migratory monarch butterflies’, Neuron, 69 (2). P. 345–358. .

Та система, которую я описывал до сих пор, уже получается необычайно сложной и замысловатой, но она, возможно, имеет и еще одно измерение. Как подозревала Перес, у монарха могут иметься еще и магнитные навигационные приборы.

Патрик Гуэрра и Репперт [308] Guerra, P. A., Gegear, R. J., & Reppert, S. M. (2014). ‘A magnetic compass aids monarch butterfly migration’, Nature Communications, 5. поставили на имитаторе полета опыты, в которых монархов подвергали воздействию искусственного магнитного поля в рассеянном свете. Хотя в этом эксперименте участвовало лишь небольшое количество бабочек, его результаты заставляют предположить, что у монарха может иметься компас наклонения. Гуэрра предполагает, что основу такого компаса составляют светочувствительные рецепторы в усиках бабочки и он служит запасным механизмом, когда астрономические ориентиры недоступны [309] Reppert, S. M., Guerra, P. A., & Merlin, C. (2016). ‘Neurobiology of monarch butterfly migration’, Annual Review of Entomology, 61. P. 25–42. .

Но с этим согласны не все. Моуритсен и Фрост, исследовавшие в своих имитаторах полета 140 бабочек, не нашли никаких свидетельств ориентации по магнитному полю [310] Stalleicken, J., Mukhida, M., Labhart, T., Wehner, R., Frost, B. J. & Mouritsen, H. (2005). ‘Do monarch butterflies use polarized skylight for orientation?’, Journal of Experimental Biology, 208. P. 2399–2408. . В более позднем эксперименте с перемещением они измеряли среднее направление полета мигрирующих монархов – сперва в Онтарио, потом в Калгари, после перевозки на 2500 километров к западу [311] Mouritsen, H., Derbyshire, R., Stalleicken, J., Mouritsen, O. Ø., Frost, B. J., & Norris, D. R. (2013). ‘An experimental displacement and over 50 years of tag-recoveries show that monarch butterflies are not true navigators’, Proceedings of the National Academy of Sciences, 110 (18). P. 7348–7353. . Из Онтарио бабочки в основном летели в верном направлении к Мексике (на юго-запад), как и в более ранних исследованиях. Однако из Калгари они летели по аналогичному маршруту, который в конце концов привел бы их к Тихому океану, если бы им удалось преодолеть Скалистые горы. По-видимому, они не смогли внести в свой курс поправку на перемещение на запад.

Кроме того, Моуритсен и Фрост тщательно исследовали большое количество данных по повторно пойманным меченым бабочкам, накопленных в течение многих лет. Они заключили, что бабочки попросту следуют общим курсом на юго-запад, который определяет их солнечный компас. Однако тут, кажется, играет роль и другой фактор. Элементы рельефа – например, высокая стена Скалистых гор (перелететь через которые бабочки не могут) и берег Мексиканского залива (вдоль которого они обычно летят, предпочитая не пересекать открытые акватории) – образуют физические барьеры, которые, подобно воронке, направляют устойчивые потоки бабочек в сторону Техаса и Мексики.

Наконец, есть еще одна великая загадка. Хотя разнообразные механизмы, которые я описал, вполне могут позволить бабочкам попадать к месту назначения с точностью до нескольких сотен километров, пока что неясно, как именно им удается находить свои места зимовки в горах центральной части Мексики. Один из возможных ответов на этот вопрос состоит в том, что на заключительных этапах перелета бабочки могут ориентироваться по какому-то запаховому сигналу – возможно, по запаху тел своих мертвых сородичей, которые покрывают землю в их высокогорных убежищах.