Дэвид Барри - Супернавигаторы. О чудесах навигации в животном мире

Еще в 1873 году Альфред Рассел Уоллес (1823–1913), одновременно с Дарвином предложивший теорию эволюции путем естественного отбора, предположил, что животные могут находить обратную дорогу к дому при помощи обоняния.

…имеющаяся у многих животных способность находить обратную дорогу после путешествия, совершенного вслепую (например, в закрытой корзине, перевезенной внутри экипажа), обычно считается несомненным примером истинного инстинкта. Мне, однако, кажется, что животное, оказавшееся в таких обстоятельствах… замечает сменяющиеся по пути запахи, которые оставляют в его рассудке последовательность изображений, столь же четких и ярких, как те, которые мы можем получить при помощи зрения. Повторение этих запахов в строгом обратном порядке — притом что каждый дом, каждая канава, каждое поле и каждая деревня обладают своей собственной, четко определенной индивидуальностью, — позволило бы такому животному без труда следовать по тому же пути в обратном направлении, сколько бы поворотов и развилок на нем ни встречалось [211] Nature, 7, (20 February 1873). P. 303. .

Несмотря на авторитет Уоллеса, другие ученые не спешили развивать его идею. Но в 1970-е годы за это дело взялся Папи. Он заметил, что до тех пор никто не исследовал вопрос о том, входит ли обоняние в состав навигационного инструментария почтовых голубей, — хотя значение таинственных «атмосферных факторов» уже было отмечено.

В то время внимание исследователей навигации у птиц было почти исключительно обращено на использование небесных ориентиров, в особенности солнечного компаса. Считалось, что птицы в общем случае мало используют запахи и даже не обладают особенно чувствительным обонянием. Поэтому, когда Папи лишил голубей обоняния (то есть вызвал у них аносмию ) и обнаружил, что они утратили способность находить дорогу домой из незнакомого места в пятидесяти четырех километрах к западу от своей голубятни, находившейся во Флоренции, — в нормальном состоянии это путешествие не вызвало бы у них никаких затруднений, — это сильно удивило даже его самого [212] 160 Papi, F., Fiore, L., Fiaschi, V., and Benvenuti, S. (1971). ‘The influence of olfactory nerve section on the homing capacity of carrier pigeons’, Monitore Zoologico Italiano, 5. P. 265–267. .

Папи увидел в этих загадочных результатах свидетельство того, что птицы очень внимательно отслеживают разные запахи, которые приносит в их голубятню. Он решил, что они ассоциируют доходящие до них различные ароматы с направлением, откуда в данный момент дует ветер [213] Papi, F., Fiore, L., Fiaschi, V. and Benvenuti, S. (1972). ‘Olfaction and homing in pigeons’, Monitore Zoologico Italiano, 6. P. 85–95. . Голубь, узнавший один из этих характерных запахов в том месте, в котором его выпустили, прокладывает курс к дому, выбирая направление, противоположное тому, откуда дул ветер, приносивший тот же запах в его голубятню. Это звучит странно, но в принципе приблизительно то же самое можно сделать, определив по компасу направление на удаленный ориентир, а потом, достигнув этого ориентира, отправиться обратно к исходной точке в строго противоположном (или «возвратном») направлении.

Так родилась «гипотеза ольфакторной навигации» (навигации по запаху) [214] О гипотезе ольфакторной навигации см.: Чернецов Н. С. Ориентация и навигация мигрирующих птиц // Зоологический журнал. 2016. Т. 95. № 2. С. 128–146. — Прим. ред. . Но идея о том, что из запахов можно получать какую бы то ни было информацию, которая может быть использована в навигации на дальние расстояния, была встречена с недоверием. По словам Гальярдо, Папи мрачно шутил, что ему отказывается верить даже собственная жена.

Сперва почти никто не мог поверить, что обоняние может приносить какую-либо практическую пользу на расстоянии десятков километров. Одно из особенно веских возражений заключалось в том, что турбулентность, несомненно, должна перемешивать воздух настолько, что любая запаховая информация дальнего действия, достигающая ноздрей птицы, будет безнадежно искажена. Кроме того, вызывал беспокойство тот факт, что многочисленным ученым вне Италии не удавалось воспроизвести результаты, полученные Папи.

Одно из весьма резонных опасений, которое первым высказал сам Папи, состояло в том, что после процедур [215] Перерезание (под общим наркозом) обонятельного нерва, который соединяет обонятельные рецепторы птицы с ее обонятельной луковицей, или применение местных обезболивающих или едких химикатов (например, сульфата цинка) для временного снижения чувствительности. По-видимому, птицы очень быстро оправляются от операции по пересечению обонятельного нерва, но обоняние у них уже не восстанавливается. , использующихся для лишения птиц обоняния, птицы могут быть настолько выведены из равновесия, что уже не смогут замечать вообще никаких ориентиров — ни запаховых, ни других. Однако это, по-видимому, оказалось не так. Многочисленные эксперименты показали, что голуби, лишенные обоняния, способны успешно ориентироваться, если их выпустить в знакомом районе, в котором они могут находить дорогу к дому по визуальным ориентирам [216] См., например, Benvenuti, S., Fiaschi, V., Fiore, L. and Papi, F. (1973). ‘Homing performances of inexperienced and directionally trained pigeons subjected to olfactory nerve section’, Journal of Comparative Physioliogy, 83. P. 81–92; и Biro, D., Meade, J. and Guilford, T. (2004). ‘Familiar route loyalty implies visual pilotage in the homing pigeon’, Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 101. P. 17440–17443. .

Но можно ли доказать, что на способность голубей находить дорогу влияет направление ветров, дующих на их голубятне?

Папи подвергал молодых голубей воздействию ветров, которые искусственно отклонялись вправо или влево отражателями, установленными на голубятне. Он пытался даже изменять направление ветра на обратное при помощи вентиляторов. Если предположить, что именно ветры дают голубям ключевую информацию, подобные ухищрения должны были сбить птиц с верного пути — и именно так и вышло. В полном соответствии с теорией Папи птицы, подвергавшиеся воздействию отклоненных ветров, будучи выпущены, летели в соответствующем «неверном» направлении [217] Baldaccini, N. E., Benvenuti, S., Fiaschi, V. and Papi, F. (1975). ‘Pigeon navigation: effects of wind deflection at home cage on homing behaviour’, J. Comp. Physiol., 99. P. 177–186. .

По-видимому, в развитии голубя есть некий ключевой этап, на котором ему необходимо получать поступающую с ветром информацию, чтобы впоследствии использовать запахи для прокладки курса [218] См., например, Gagliardo, A., Ioalè, P., Odetti, F. and Bingman, V. P. (2001). ‘The ontogeny of the homing pigeon navigational map: evidence for a sensitive learning period’, Proc. Biol.Sci., 268. P. 197–202. . Так что возможно, у молодых голубей происходит «импринтинг» переносимых ветром запахов, подобно тому как это случается с лососем.

Тем не менее скептики считают эксперименты на «голубятне с отражателями» неубедительными. Кое-кто высказывал предположение, что отражатели вызывают нарушения рисунков поляризованного света, от которых зависит солнечный компас голубей [219] См., например, Phillips, J. B., & Waldvogel, J. A. (1988). ‘Celestial polarized light patterns as a calibration reference for sun compass of homing pigeons’, Journal of Theoretical Biology, 131 (1). P. 55–67. , или искажают важные звуковые ориентиры.