Джонатан Бэлкомб - Что знает рыба

Навигационные достижения лососей уже вошли в легенду. Способность к возвращению на нерест в родные ручьи после нескольких лет в открытом океане возводит этих анадромных (то есть живущих большую часть времени в море и мигрирующих на нерест в пресные воды) рыб в число обладателей одной из самых лучших встроенных систем глобального позиционирования в природе. Насколько нам известно, для полноценной работы эта система задействует по крайней мере два, а то и три сенсорных инструмента: геомагнитное чувство, обоняние и, возможно, зрение.

Подобно акулам, угрям и тунцам, эти рыбы, путешествующие на большие расстояния, ориентируются по магнитному полю Земли. У некоторых рыб существуют специальные магниторецепторные клетки, содержащие микроскопические кристаллы магнетита и действующие как стрелки компаса. Выделяя клетки обонятельного эпителия радужной форели ( Oncorhynchus mykiss ) (очень близких родственников лососей) и помещая их во вращающееся магнитное поле, команда исследователей из Германии, Франции и Малайзии обнаружила, что поворачиваются сами клетки [195] Stephan H. K. Eder et al . Magnetic Characterization of Isolated Candidate Vertebrate Magnetoreceptor Cells // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 109 (2012). P. 12022–12027. . Частицы магнетита прочно прикреплены к оболочке клетки, и, постоянно выстраиваясь вдоль линий магнитного поля, эти частицы порождают крутящий момент на мембране клетки, когда лосось изменяет направление движения. Этот крутящий момент должен передаваться на те или иные чувствительные к напряжению преобразователи, потому что свидетельства указывают на то, что лососи могут его ощущать.

Также лососи пользуются своим потрясающим обонянием. Двигаясь вниз по течению в сторону океана, молодые лососи «записывают» химические показатели воды по пути следования. Годы спустя они вновь проделывают свой путь [196] Andrew H. Dittman and Thomas P. Quinn. Homing in Pacific Salmon: Mechanisms and Ecological Basis // Journal of Experimental Biology 199 (1996). P. 83–91. , следуя за отличительной «запаховой меткой» родной реки [197] В отечественной науке используется выражение «запах родной реки». О том, что именно становится ориентиром для обоняния лососей, до сих пор продолжаются дискуссии. , словно идут по своему следу в обратном направлении. Лишенные обоняния лососи, ноздри которых биологи заткнули в целях эксперимента, чтобы лишить их способности ощущать запахи, оказались в случайных реках, тогда как рыбы, не подвергшиеся надругательству, вернулись на нерест в родные речки [198] В основе миграций рыб лежит сложный комплекс различных явлений. Одним из крупнейших специалистов в этой области является академик Д. С. Павлов. .

В менее остром эксперименте та же самая исследовательская команда во главе с покойным ныне Артуром Хаслером из Висконсинского университета разделила группу молодых кижучей на две подгруппы, каждая из которых подвергалась воздействию одного из двух различных, безвредных, но пахучих химических соединений – морфолина и фенилэтилового спирта (ФЭС) [199] Arthur D. Hasler and Allan T. Scholz . Olfactory Imprinting and Homing in Salmon: Investigations into the Mechanism of the Homing Process. Berlin: Springer-Verlag, 1983. . По окончании периода воздействия лососи из обеих групп были выпущены вместе прямо в озеро Мичиган. Полтора года спустя, во время нерестовой миграции лососей исследователи капнули морфолин в одну реку, а ФЭС – в другую, расположенную на расстоянии 8 километров от первой. Почти все вновь пойманные лососи в реке с запахом морфолина были из «морфолиновой группы», и почти все их сородичи из «группы ФЭС» направились во вторую реку.

Может ли лосось также пользоваться зрением [200] Hiroshi Ueda et al . Lacustrine Sockeye Salmon Return Straight to Their Natal Area from Open Water Using Both Visual and Olfactory Cues // Chemical Senses 23 (1998). P. 207–212. , чтобы помочь себе ориентироваться? Японская команда исследователей стремилась выяснить это в ходе исследования, включавшего выпуск в океан и повторный отлов нерки. Ученые ослепили перед выпуском некоторое количество рыб, вводя в их глаза углеродистый краситель и кукурузное масло. В ходе повторного отлова через пять дней оказалось, что в родной реке было поймано лишь 25 % этих лососей по сравнению с 40 % в случае рыб из контрольной группы. Авторы предположили, что эти рыбы все же пользуются зрением, чтобы добраться до входа в родную реку, но я нахожу данный результат неубедительным. Я подозреваю, что боль, страдание и последующая дезориентация, вызванные ослеплением лосося при введении чужеродных веществ, могли бы объяснить их меньший успех в поиске дороги домой. Чтобы лучше проконтролировать это, следовало бы ввести некоторым лососям сходное количество раствора, который не вызывает слепоту. Но я этого не рекомендую.

Рыбы не только способны самостоятельно прокладывать свой путь; у них есть и другая система ориентации, которая позволяет им точно отслеживать движения соседей. Подобно стайным птицам, которые пользуются зрением и легко запускаемыми рефлексами для координации направления полета со своими соседями, большие стаи рыб могут менять направление движения на первый взгляд как единое целое, словно подчиняясь некоторому внутреннему знанию о решении всех остальных особей. Неясно, кто запускает все это и не начинается ли цепная реакция со случайной особи, делающей первое движение [201] Для рыб характерна эквипотенциальная стая, то есть стая без выраженного доминирования отдельных членов. В таких стаях нет лидера, по крайней мере постоянного. .

Некоторые натуралисты прошлого приписывали это поведение форме телепатии, но анализ последовательности движений, зафиксированной методом замедленной съемки, дает нам весьма прозаичное объяснение: мельчайшие задержки в распространении движения по стае показывают, что рыбы реагируют на движения друг друга. Их сенсорные системы работают с такой малой задержкой по времени, что создается впечатление, будто они все меняют направление как единое целое.

В дневное время острое зрение помогает стайным рыбам двигаться синхронно, как птицы. Но в отличие от птиц (или от людей, которые решатся попробовать) они продолжают двигаться как единое целое даже в темноте. Как же им это удается? Это происходит благодаря так называемой боковой линии, образованной специализированными чешуями, которые тянутся вдоль боков рыб. Боковая линия обычно заметна как тонкая темная линия, потому что в каждой чешуйке имеется углубление, создающее тень [202] Norman and Greenwood . History of Fishes. . Углубление наполнено нейромастами – группами чувствительных клеток, каждая из которых снабжена похожим на волосок выростом, заключенным в крохотную гелевую капсулу [203] Боковая линия устроена сложнее, причем у разных видов рыб по-разному. Нейромасты состоят из волосковых клеток, сходных с теми, что расположены во внутреннем ухе. Волоски погружены в желеобразную среду – купулу. У большинства костистых рыб нейромасты располагаются на дне особого канала, который проходит вдоль тела сквозь чешую. С поверхностью тела нейромасты сообщаются через тонкие отверстия в чешуе. Часто каналов боковой линии бывает несколько. Вся эта система иннервируется нервами боковой линии. . Изменения давления и турбулентности воды, в том числе волны, образующиеся при движении самой рыбы и отраженные от окружающих объектов, приводят к отклонениям волосков нейромастов, которые вызывают появление нервных импульсов, поступающих в мозг рыбы. Поэтому боковая линия действует подобно системе гидролокаторов и особенно полезна ночью и в мутных водах.