Дэвид Барри - Супернавигаторы. О чудесах навигации в животном мире

Ученые, отслеживавшие перемещения тупиков с острова Скомер, лежащего у побережья Уэльса, обнаружили, что в августе большинство этих птиц сначала вылетело в северо-западном направлении, причем некоторые добрались даже до Гренландии, а другие — на юг, к Бискайскому заливу. Позднее они в основном направились в Северную Атлантику, а потом, ближе к концу зимы, переместились южнее, некоторые — до самого Средиземного моря. Весной они снова слетелись в свою колонию — с разных направлений. Удивительнее всего было то, что каждая отдельная птица, как правило, следовала каждый год одним и тем же индивидуальным маршрутом [241] Guilford, T., Freeman, R., Boyle, D., Dean, B., Kirk, H., Phillips, R., & Perrins, C. (2011). ‘A dispersive migration in the Atlantic puffin and its implications for migratory navigation’, PLoS One, 6 (7), e21336. .

В отличие от наземных птиц тупики способны садиться где угодно в открытом море; по всей вероятности, они могут зимовать в самых разных местах. Поэтому можно предположить, что каждый молодой тупик не использует какого-либо строгого набора инструкций — будь то унаследованный или приобретенный в стае, — а разрабатывает свой собственный маршрут, которому неуклонно следует затем год за годом. Но как они это делают, нам еще предстоит установить.

В 1930-х годах британский исследователь и альпинист Фредерик Спенсер Чапмен (1907–1971), которому впоследствии, во время Второй мировой войны, удалось выжить в течение более чем 18 месяцев в тылу врага в малайских джунглях, шел на байдарке вдоль восточного берега Гренландии с группой охотников-иннуитов. На море было сильное волнение, так что, даже попав в плотный туман, они без труда определяли, где находится берег, по шуму прибоя, но Чапмен не мог понять, как они смогут найти тот фьорд, в котором жили. Его спутники, напротив, были совершенно спокойны, и через час размеренной гребли охотник, бывший в передней байдарке, внезапно повернул к берегу и безошибочно вошел в узкий створ фьорда. Чапмен был озадачен, но объяснение оказалось поразительно простым:

Вдоль всего берега… располагались гнездовья пуночек [242] Plectrophenax nivalis. , и каждый самец… объявлял о правах на свою территорию исполнением своей песни, которую он пел с какого-нибудь высокого валуна. При этом песня каждого самца пуночки несколько отличалась от других, и эскимосы научились различать отдельных исполнителей. Поэтому, как только они слышали пение птицы, устроившей свое гнездо у входа в их фьорд, они понимали, что пора поворачивать к берегу [243] Gatty, H., Finding Your Way Without Map or Compass (Dover Books, 1983). P. 78, 79. .

В обычной ситуации мы не прокладываем курс по пению птиц, но все мы активно используем в повседневной жизни ориентирование по звукам. Часто оно приносит пользу и мореплавателям. При подходе к высокому берегу резкий звук — например, хлопок в ладоши или выстрел — отражается от вертикальной скалы и создает эхо. Поскольку звук проходит около километра за три секунды, задержка этого эха позволяет оценить, на каком расстоянии находятся скалы — эта информация может быть полезна темной ночью или в условиях плохой видимости. Полезную информацию можно извлечь и из звука прибоя. Волны, разбивающиеся о скалы, производят шум, весьма отличный от того, который дает прибой на гальке, глине или песке, и в некоторых случаях опытные моряки могут определить свое местоположение по одним этим отличиям.

Наши уши — такие же определители направления, как усики насекомых [244] Konishi, M. (1993). ‘Listening with two ears’, Scientific American, 268 (4). P. 66–73. . Мельчайшие различия во времени достижения звуком левого и правого ушей и микроскопическая разница в его интенсивности сообщают нам, с какой стороны от нас находится источник звука. Тот же принцип лежит в основе пространственных звуковых эффектов, которые создают стереодинамики и системы «объемного звучания». Дают информацию и изменения воспринимаемой частоты звука, исходящего от движущегося источника по мере его удаления или приближения, — эффект Доплера. Благодаря ему мы можем определить, например, едет ли автомобиль в нашем направлении, по звуку, который он издает.

Слепые часто полагаются на звуки, помогающие им безопасно передвигаться с места на место. Они постукивают тростью или издают другие звуки и определяют, какие объекты их окружают, отмечая тонкие различия в возвращающемся к ним эхе. Однако интересно отметить, что сами они часто описывают то, что они делают, совершенно по-другому. Они говорят, что просто «ощущают» присутствие предметов, и это может означать, что у таких людей в обработке акустического эха участвуют те области мозга, которые обычно не связаны со слухом.

59-летний канадец Брайан Боровски, слепой от рождения, в возрасте трех или четырех лет самостоятельно научился использовать эхолокацию, цокая языком или щелкая пальцами.

Когда я иду по улице и прохожу мимо деревьев, я слышу каждое дерево: его вертикальный ствол и, может быть, ветви, нависающие надо мной… Я слышу находящегося передо мной человека и могу обойти его [245] Wilson, Clare, ‘Human bat uses echoes and sounds to see the world’, New Scientist, 6 May 2015. .

После некоторой тренировки подобными навыками могут овладеть даже зрячие люди (с повязкой на глазах) [246] См.: Flanagin, V. L., Schörnich, S., Schranner, M., Hummel, N., Wallmeier, L., Wahlberg, M., … & Wiegrebe, L. (2017). ‘Human exploration of enclosed spaces through echolocation’, Journal of Neuroscience, 37 (6). P. 1614–1627; и Thaler, L., Reich, G. M., Zhang, X., Wang, D., Smith, G. E., Tao, Z., et al. (2017). ‘Mouth-clicks used by blind expert human echolocators — signal description and model-based signal synthesis’, PLoS Comput Biol., 13 (8), e1005670. .

Рыбаки из Ганы, по-видимому, умеют находить рыбу, опуская в воду весло. Его плоская лопасть работает как направленная антенна, собирающая звуки, которые рыбы издают под водой. Приложив ухо к черенку весла, рыбак может приблизительно определить, в какой стороне находится рыба [247] См.: Balcombe, J., What a Fish Knows: The Inner Lives of our Underwater Cousins (Scientific American/Farrar, Straus and Giroux, 2016). P. 44. . Но по-настоящему поразительна та изобретательность, с которой используют звуки некоторые животные. Лучше всего известен пример летучих мышей.

Способность летучих мышей точно ориентироваться в полной темноте открыл в 1793 году хитроумный итальянский священник Ладзаро Спалланцани (1729–1799). Он часто замечал, что по ночам летучие мыши залетают в его комнату и кружатся вокруг единственной горящей там свечи. Решив проверить их способности к ночным полетам, он поймал одну из них и привязал к ее ноге нитку. Затем Спалланцани задул свечу и отпустил летучую мышь; по подергиваниям нитки он смог установить, что летучая мышь снова стала летать по комнате кругами — полное отсутствие света ей, по-видимому, нисколько не мешало. В дальнейших экспериментах (которые, несомненно, не прошли бы проверки на соответствие нынешним этическим стандартам) он ослеплял летучих мышей и выяснил, что они по-прежнему могли не только успешно охотиться, но и находить обратную дорогу к колокольне, на которой он их поймал [248] Kemp, Christopher, ‘The original batman’, New Scientist, 15 November 2017. .