Ритмические, совпадающие во времени с движением солнца по небу колебания концентраций веществ-регуляторов — то адреналина больше, то меланофорного гормона — задают тон всем другим процессам в организме, подчиняя их одному 24-часовому циклу. На механических часах каждый отрезок суток обозначен цифрой — в часах физиологических такой цифрой служит определенная доза веществ-регуляторов.
А сама эта доза, мы уже знаем, зависит от чередования света и темноты. Свет — тот внешний источник энергии, Который заводит внутренние часы обитателей подсолнечной планеты.
Если нормальное суточное чередование света и темноты изменить, то физиологические часы животных (и растений тоже) начнут отмечать время по-новому.
Подобные опыты делали сотни раз. Например, крыс, тараканов, мух, голубей или… фасоль освещали, скажем, десять часов подряд, а потом на десять часов помещали в полную темноту. Их физиологические часы уже через день-два, в крайнем случае через неделю-две, полностью перестраивались и приспосабливались к 20-часовым суткам[1].
Часто даже не нужно все десять часов освещать содержащихся во тьме животных. Достаточно каждый раз в одно и то же время включать свет хотя бы на час и даже всего на несколько минут, и физиологические часы подопытных «кроликов» приобретут новый «завод».
Делали и так: не нарушая нормального 24-часового ритма, лишь на шесть часов раньше включали освещение, еще когда на дворе была темная ночь; или, наоборот, уже наступал рассвет, а животных еще шесть часов держали в темноте. Их физиологические часы уже через несколько дней показывали новое время — спешили или отставали на шесть часов.
И сон, и пробуждение, и поиск пищи, и все другие внешние и внутренние проявления жизнедеятельности животного начинались на шесть часов раньше или позже прежнего.
Физиологические часы можно отвести назад и воздействием низкой температуры.
Возьмите пчел, обученных прилетать в полдень за сахарным сиропом к кормушке, и продержите несколько часов на холоде, где-нибудь в погребе, чтоб температура там была около 0–5 градусов. Как только пчел выпустите, они вспомнят о сиропе. Но вспомнят с запозданием ровно на столько часов, сколько вы их продержали в погребе.
Опыты показали, что после длительной обработки холодом организм ведет себя так, как будто в течение этой обработки физиологические часы находились в состоянии покоя.
«Замораживание» быстрее достигает своей цели, чем многодневная перестройка внутренних ритмов искусственным чередованием света и тьмы, и к нему часто прибегают ученые, когда экспериментируют с растениями или с холоднокровными животными, температура тела которых быстро повышается или понижается.
Должен предупредить читателей, что в науке нет еще достаточно ясного представления ни о природе, ни о работе физиологических часов. Поэтому беглый обзор на предыдущих страницах следует рассматривать лишь как весьма схематичное и приблизительное изложение принципов действия очень сложной механики природных хронометров.
Но тем не менее, к чтению следующих глав мы приступаем теперь более подготовленными.
Солнечная навигация
Итак, вернемся к скворцам.
Когда опыты Крамера стали известны орнитологам, некоторые ученые захотели их повторить. К этому времени и изучение физиологических часов значительно продвинулось вперед. Немец Гофманн решил использовать эти достижения в своих опытах со скворцами.
Он начал с того, что проделал Крамер: приучил двух скворцов находить по солнцу корм в одной из двенадцати однотипных кормушек. Потом скворцов около двух недель продержали в помещении, в котором были созданы искусственные день и ночь, на шесть часов отстающие от нормальных суток. «Часы» скворцов тоже отстали. Когда их посадили снова в клетку под открытым небом, они, проголодавшись, полетели к кормушке, в которой привыкли всегда находить пищу. Но кормушку не нашли, хотя день был ясный. Скворцы ошиблись ровно на 90 градусов: кормушка помещалась на юге, а они искали ее на западе[2]. Было три часа дня, а так как их часы отставали на шесть часов, скворцы «решили», что сейчас только девять часов утра, потому и отклонились сильно вправо: ведь солнце за шесть часов продвинулось на 90 градусов к западу, то есть вправо, если смотреть на его путь по небосводу.
В течение 23 дней, пока скворцов содержали и днем и ночью при свете, часы их шли неправильно, и они ошибались в своих поисках. Затем скворцов поместили под открытым небом, и недели через две часы их нагнали потерянные шесть часов.
Птицы, у которых внутренние хронометры отводили на шесть часов вперед, ошибались в поисках нужного направления, отклоняясь на 90 градусов влево.
Эти опыты, проделанные и с голубями, и со славками, и с сорокопутами, ясно показывают, что солнце у птиц — главный ориентир. Но ориентир этот не стоит на месте. Найти дорогу по нему нельзя, если не знаешь, в какой части неба в каждый час дня он находится. Тут птиц выручают хорошая память и «часы», которыми природа наделила все живое на земле.
«Это удивительно, — пишет доктор Мэтьюз, один из ведущих специалистов в науке об ориентации птиц, — что люди, веками определявшие свое местоположение по солнцу, всего лишь несколько лет назад узнали, что и птицы поступают так же».
Теперь сомнений нет, что пернатые, как и люди, находят дорогу по солнцу.
Осталось сказать несколько слов о тех птицах, которые совершают перелеты по ночам, а днем отдыхают. Таких птиц немало. Садовая славка, славка-черноголовка и сорокопут-жупан путешествуют по ночам. В экспериментах с зеркалом и искусственным солнцем они. вели себя так же, как и скворцы. По-видимому, эти птицы, хотя и летают ночью, а ориентируются все-таки по солнцу. Полагают, что они избирают нужное направление на закате, а потом всю ночь помнят его.
Что дело обстоит именно так, подтверждают некоторые наблюдения. Однажды Крамер выпустил славку-черноголовку и двух серых славок вблизи большого города. Выпустил он их после того, как солнце давно уже село, в темноте, и птички приняли отблеск на небе огней большого города за закат и взяли неправильное направление полета. Когда же на том самом месте выпускали птиц до. заката, они успевали правильно ориентироваться, и городские огни их не сбивали.
Однако другие наблюдения показывают, что Черноголовка и садовая славка избирают правильное направление и не видя солнца на закате. Когда ночное небо звездное, они летят без ошибок. Густые облака и слишком яркая луна мешают им. По-видимому, птички эти, помимо солнца, могут ориентироваться еще и по звездам. Опыты в планетарии подтвердили и это предположение.
Кто еще ориентируется по солнцу?
Некоторые животные методам солнечной навигации обучаются постепенно, не сразу берут солнце в помощники, а лишь когда поживут немного, да привыкнут к расписанию, по которому термоядерный шарик перекатывается по небу.
Рыжие лесные муравьи, например, весной еще «не знают», по-видимому, что солнце — ориентир подвижный. За лето они эту истину усваивают твердо и, ориентируясь по солнцу, постоянно помнят о ней. Но если весной, на некоторое время, накрыть лесного муравья непрозрачным колпаком, а потом его снять, он побежит по неправильному пути. Впечатление такое, что, находясь в темноте, муравей не учел, что солнце это время не стояло на месте, поэтому когда он снова увидел свет, побежал под прежним углом к подвижному светилу и, конечно, побежал не туда. Летом и осенью этого не происходит: муравьи уже «знают», что солнце на месте не стоит, а природные хронометры помогают им внести поправку, как бы долго ни длилась их вынужденная остановка.
Итак, муравьи тоже ориентируются по солнцу. Но, по-видимому, не все: некоторые виды их, несмотря на все усилия экспериментаторов, не обнаружили таких способностей.
Паук-волк живет у берегов рек и озер. Если паука бросить в воду, он поплывет к берегу, на котором его поймали. Поплывет прямо, как бы далеко ни занесли его.
Исследователи брали этого паука, переносили на противоположный берег и там бросали в воду. Паук плыл изо всех сил к берегу, но странное дело, не к ближайшему, около которого бросили его, а к тому, где родился и жил. Рискуя жизнью, плыл поперек течения.
Какой берег родной, а какой не родной, паук узнавал по солнцу. Исследователи это доказали, искажая положение солнца с помощью зеркала. Потом паука подвергли тем же испытаниям, что и скворцов. После того, как продержали его много дней в темноте, физиологические часы паука вышли из строя, и он не мог уже, глядя на солнце, определить, какой берег свой, а какой чужой. Ненормальное чередование искусственного дня и ночи, пережитое накануне, сбивало его с толку.
Береговые блохи, рачки-бокоплавы, прыгающие, как кузнечики, по морским пляжам тоже находят свой дом по солнцу.
