Юрий Дмитриев - Соседи по планете: Птицы

Ученые назвали этот феномен физиологическими часами или эндогенным счетчиком времени. Феномен до сих пор остается загадкой. Нет еще ни одного сколько-нибудь убедительного и точного объяснения ему, нет обоснованной теории, позволяющей понять тайну физиологических часов. И в то же время явление это знакомо всем, даже тем, кто и не слышал о существовании физиологических часов. Мы встречаем их на каждом шагу.

Действительно, кто не знает, что одни цветы открываются ночью, другие — днем, что с наступлением темноты одни животные засыпают, другие — пробуждаются. Это элементарный пример физиологических часов. Другой, тоже элементарный пример: человек, живущий, допустим, в Иркутске и ложащийся спать регулярно в 12 часов ночи, приехав в Москву, в первые дни уже в 7 часов вечера захочет спать (в Иркутске в это время как раз 12). А если он у себя дома встает регулярно в 8 утра, то в Москве будет просыпаться в 3 часа ночи. То же самое произойдет с москвичом, приехавшим в Иркутск: 12 часов ночи в Иркутске наступает тогда, когда в Москве только 7 часов вечера, и москвич вряд ли сможет заснуть в полночь по иркутскому времени, а в 8 утра москвичу будет очень трудно проснуться: ведь в Москве будет только час ночи.

Это элементарные примеры. А вот чуть посложнеё: человек привык вставать в одно и то же время точно по будильнику. Через какой-то период он уже будет просыпаться сам, причем с точностью до минуты. Или, если ему надо проснуться в определенный час, он поставит свои «головные часы» (так называют ученые этот еще не исследованный физиологический механизм) на определенный час и проснется, когда нужно.

Физиологические часы, как уже говорилось, есть и у животных, есть и у растений. Они регулируют или управляют суточной активностью: у растений в определенное время суток поникают листья и открываются или закрываются цветы, усиливается или ослабевает рост, у животных суточная активность проявляется в сне или бодрствовании, отыскивании корма или постройке гнезд и так далее. Причем ритмично и регулярно все повторяется изо дня в день, и дни эти могут совпадать из года в год.

Однако между часами, созданными людьми, и физиологическими часами есть существенная разница. Часы идут невзирая на окружающую обстановку, физиологические часы непосредственно связаны с ней.

Физиологические часы — явление наследственное, врожденное: животные и растения, появляясь на свет, уже имеют заведенные и выверенные часы. И они устанавливают режим дня или ночи в соответствии с целым рядом обстоятельств. Например, в мае они «работают» несколько иначе, чем, скажем, в сентябре: день короче.

Однако часы эти нуждаются в «заводе». Например, если растения проращивать в светлом помещении круглые сутки (или, напротив, в темном), то появившиеся ростки будут вроде бы лишены часов, лишены периодических ритмов. Это относится и к животным, появившимся в подобной ситуации. Но стоит хоть на мгновение это положение изменить (дать свет или погасить его, в зависимости от того, в каких условиях находился до этого подопытный объект), и часы начинают сразу «ходить».

Можно и «испортить» часы. Скажем, сутки имеют условно 12 часов света, 1 2 часов темноты. Можно изменить долготу светлой части суток или темной. Сначала животные не будут реагировать на эти изменения, но постепенно перестроятся.

Можно привести еще множество примеров работы физиологических часов, рассказать о множестве опытов, показывающих и само действие этого феномена, и возможность изменения его действий. Нельзя пока лишь одно — объяснить суть работы этих часов. Есть предположение, что у каждой клетки в организме имеются свои физиологические часы, а управляет этими миллионами крошечных хронометров мозг. Управляет веществами-регуляторами (они называются гормонами), которые специальные железы выпускают в кровь. Регуляторов уже известно достаточно много, но предполагается, что главных два — это гормоны маленькой железки под полушариями мозга — гипофиза. Один гормон выделяется под влиянием света и задает «световой» тон организму, другой — под влиянием темноты. А вместе они составляют тот механизм, который заставляет работать «часы» в течение двадцати четырех часов. Вот почему увеличение или уменьшение светового дня может изменить ход физиологических часов — под влиянием света и темноты количество веществ-регуляторов будет увеличиваться или соответственно уменьшаться.

Однако все это лишь предположения, причем рассказано о них здесь очень схематично, только для того, чтобы дать некоторое представление о физиологических часах, без которых мы не можем продолжать рассказ об ориентации и навигации птиц.

Опыты Крамера на этом, естественно, не закончились. Им была проведена серия новых экспериментов: в клетках птицам «портили» их физиологические часы, «отводили» их на несколько часов вперед. Выпущенные на волю, птицы теряли ориентацию и отклонялись на «заданный» угол: если часы были «подведены», например, на шесть часов вперед, то отклонялись они ровно на 90 градусов. (За час солнце отклоняется на 15 градусов, а за 6 часов — как раз на 90.)

Это дало основание предполагать, что птица, выбирая направление по солнцу, умеет и корректировать свой полет, учитывая не только сам факт перемещения светила, но и скорость этого перемещения, то есть отклонение на 15 градусов в час.

Однако все-таки, как она это «делает», непонятно до сих пор, хотя имеется множество различных любопытных гипотез.

До сих пор речь шла об ориентировке птиц, то есть о выборе направления, где солнце — ориентир, а физиологические часы — «прибор», помогающий птице делать поправки на движение солнца и не сбиваться поэтому с курса. Но ведь птицы обладают и навигационными способностями, ведь они летят не только в определенном направлении, но и в совершенно определенное место. А для этого недостаточно определить лишь сторону света. Многие птицы возвращаются в свои старые гнездовья, другие, не имевшие еще на родине гнезд, прилетают и поселяются в непосредственной близости от гнезда родителей. (Бывает, конечно, и иное, но сейчас нас интересуют лишь факты точного возвращения, а они более многочисленны.) Есть множество примеров совершенно фантастической точности прилета птиц не только в нужный им район, но в определенное место. Собственно, все птицы показывают чудеса навигации: например, 92 процента окольцованных скворцов и 75–80 процентов мухоловок, доживших до весны, возвращаются в свои старые гнезда.

Любая перелетная птица — отличный навигатор. Но самый непостижимый факт, ставший уже классическим примером, — это перелет и прибытие на место назначения ржанки. Во время перелета эти птицы останавливаются на крошечных, затерянных в океане коралловых островах. Чтобы найти эти острова, летчику, как писал один американский журнал, в кабине самолета необходимо иметь специальный прибор стоимостью в 10 тысяч долларов, а с земли ему должны помогать радиоустановки стоимостью в полмиллиона долларов. (При теперешнем курсе доллара эти приборы и установки стоят уже, очевидно, гораздо больше.)