Роберт Бертон - Чувства животных

Насколько нам известно, ни одно позвоночное не видит поляризованный свет. Таким образом, пчела — это еще один пример животного, живущего в совершенно особом мире, отличном от нашего: ведь пчела располагает информацией, которой мы не можем воспользоваться. Поляризованный свет нельзя отнести к какой-то «разновидности» обычного света, подобно ультрафиолету, который можно представить себе как свет, отличный по длине волны («цвету») от всех тех, которые мы способны видеть. В пучке поляризованного света световые волны расположены особым образом. Обычно световые волны изображают схематически так, как на фиг. 4 изображены звуковые волны. Это очень упрощенная схема, поскольку на ней представлены колебания, совершающиеся только в одной плоскости — в плоскости рисунка; на самом деле в световом пучке волны совершают колебания во всех плоскостях (фиг. 23). Поляризованный свет отличается от обычного света тем, что в нем колебания совершаются лишь в одной плоскости, поэтому его вполне можно представить в виде примитивной схемы, изображенной на фиг. 4. Представить себе явление поляризации очень просто: вообразите, будто вы стоите на морском берегу, а волны движутся строго перпендикулярно к линии берега. Эти волны можно сравнить со световыми волнами, идущими от какого-то расположенного в море источника; они поляризованы, поскольку распространяются только в горизонтальной плоскости вдоль поверхности моря. Неполяризованный свет можно представить себе как множество волн, также идущих прямо к вам, однако эти волны будут распространяться в различных плоскостях, наклоненных под всевозможными углами к горизонтальной плоскости.

Неполяризованные световые волны (слева) совершают колебания под прямым углом к направлению распространения света, причем эти колебания происходят во всех плоскостях (как в плоскости страницы, так и в любых других), проходящих через направление распространения света. Поляризованные световые волны (справа) совершают колебания только в одной плоскости (на данном рисунке — в плоскости страницы)

Свет может поляризоваться в результате рассеяния при прохождении через слои мельчайших частиц; когда, например, солнечный свет проходит сквозь атмосферу, он рассеивается молекулами различных веществ, находящихся в воздухе. Направление плоскости поляризации зависит от угла падения света на частицу, поэтому плоскость поляризации света, приходящего от различных точек неба, зависит от положения этих точек относительно солнца. Пчелы видят на небе характерный узор, обусловленный этим различием углов поляризации света. По очень небольшой части этого узора, которая виднеется в разрывах облаков, они, вероятно, могут определить местоположение солнца и проложить правильный курс домой или к цветочной клумбе.

Глаз пчелы обладает какими-то физиологическими механизмами, с помощью которых она воспринимает положение плоскости поляризации света. Возможно, каждый рабдомер особенно чувствителен к свету, поляризованному в одной определенной плоскости; в этом случае восемь рабдомеров одного омматидия могут реагировать на свет, поляризованный в различных плоскостях, и каждый омматидий может воспринимать общую картину поляризации солнечного света. Однако все это главным образом предположения, а полного объяснения нам, видимо, придется ждать до тех пор, пока электрофизиологи, наконец, выберут время, чтобы исследовать сложный глаз насекомых и его работу.

В настоящее время установлено, что некоторые насекомые, а также их «родственники», например дафнии, ориентируются с помощью поляризованного света. Два итальянских ученых исследовали поведение рачков-бокоплавов. Этих маленьких, похожих на креветок животных можно обнаружить, перевернув кучу гниющих на морском берегу водорослей; бокоплавы тотчас выпрыгивают из нее и спешат к воде. Когда песок высыхает, бокоплавы перебираются поближе к морю, где песок более влажный. Казалось бы, чего проще: бокоплавы движутся в сторону большей влажности или же просто видят море и направляются к нему. Но когда бокоплавов перенесли из Римини в Гомбо, т. е. с восточного побережья Италии на западное, и выпустили там на берегу, рачки устремились в сторону суши. Стало быть, бокоплавы не обращали никакого внимания на приходящую от моря информацию, а руководствовались указаниями какого-то «постоянного маяка». Этим «постоянным маяком» оказалось солнце; более подробные исследования показали, что бокоплавы могут ориентироваться с помощью поляризованного света.

Где бы ни были пойманы бокоплавы из района Римини, они всегда будут устремляться на восток — в том направлении, где в обычных условиях по их «расчетам» находится море. Если перенести бокоплавов в какое-нибудь другое место, то может оказаться, что на восток от них будет находиться суша, и тогда движение на восток приведет их к гибели, однако природа не учитывает таких непредвиденных обстоятельств, как эксперименты, проводимые человеком. В районе Римини поведение бокоплавов строится по очень простой схеме, что помогает им выжить при постоянно меняющихся внешних условиях. Так же ведут себя бокоплавы в Гомбо, Брайтоне и Майами, их солнечные компасы настроены в соответствии с местными условиями. Как мы увидим далее, некоторые животные, у которых имеются сходные физиологические механизмы ориентации, используют в качестве «маяка» другие характерные особенности внешней среды. Существуют и такие животные, которые, если сбить их с курса, могут скорректировать направление своего движения и найти верный путь к дому. Это уже настоящая навигация.

Фиксированное направление движения присуще только тем животным, у которых имеется определенная, не меняющая своего положения цель. Для бокоплавов в районе Римини положение берега никогда не меняется, и движение в раз и навсегда установленном направлении непременно приводит их в безопасное место. Другим животным, напротив, приходится отыскивать дорогу к убежищу, которое может находиться в любой стороне от них. Тут не поможет фиксированный курс по отношению к какому-то ориентиру, вроде солнца; необходимо сначала точно определить местоположение убежища, а затем уже двигаться по направлению к нему.

В болотистых местах живут маленькие жучки, которые не имеют общепринятого названия; по-латыни их называют Stenus. Если такого жучка бросить на середину лужи, он немедленно помчится к берегу, в безопасное место. При этом Stenus использует один из самых удивительных способов передвижения: он движется наподобие игрушечной камфарной лодки. Многие насекомые держатся на воде, используя ее поверхностное натяжение, а для Stenus оно служит еще и движущей силой. Он выделяет жидкость, которая, подобно камфаре, ослабляет поверхностное натяжение воды позади него; в результате на него действует сила, движущая его вперед, и он быстро скользит по поверхности лужи. Возвращение к берегу — это не слепой порыв в случайном направлении. Жучок устремляется к ближайшему берегу, который он распознает по контрасту, поскольку темная окраска берега четко выделяется на фоне яркого неба. Можно обмануть жучков, подвесив в воде квадратный кусок черной доски. Жучки будут направляться не к берегу, а к этой доске, так как ее верхний край образует четкую границу между светом и темнотой.