Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность

Йонг Эд

Сонке Йонсен, Эрик Уоррант и Дан-Эрик Нильссон полагают, что нашли ответ^{203}. Они подсчитали, что в океанских глубинах увеличению размера глаз мешает принцип убывающей отдачи. Чем больше глаз, тем больше ему требуется энергии, однако дополнительной зрительной мощи это увеличение уже почти не дает. Девять сантиметров, диаметр глаза меч-рыбы, – это предел, увеличивать дальше бессмысленно. Но, как выяснила исследовательская группа, существует одна-единственная задача, с которой гигантские глаза все же справляются лучше: различать большие светящиеся объекты на глубине свыше 500 м. Такой объект на этой глубине действительно появляется, и видеть его гигантскому кальмару действительно жизненно необходимо. Этот объект – кашалот.

Кашалот – самый крупный из зубастых хищников в мире и главный враг гигантского кальмара. В желудках кашалотов обнаруживаются залежи кальмаровых клювов, похожих

на клюв попугая, а на головах – круглые шрамы, оставленные зазубренными присосками кальмара. Сами кашалоты не светятся, но, как и погружающийся батискаф, они вызывают биолюминесцентные вспышки, сталкиваясь с небольшими медузами, ракообразными и другим планктоном. Своими непропорционально огромными глазами гигантский кальмар различает это предательское мерцание с расстояния в 130 м и успевает убраться подальше. Он единственный среди живых существ обладает достаточно большими глазами, чтобы разглядеть такие биолюминесцирующие облака издали, и единственный, кому это в самом деле нужно. «Больше никто из животных не высматривает на глубине ничего настолько внушительного», – говорит Йонсен. Кашалоты и другие зубатые киты для поисков пищи пользуются эхолокацией, а не зрением. Крупных акул интересует добыча поменьше. Синие киты питаются крилем – крошечными ракообразными, напоминающими креветок. Может быть, этим рачкам и нелишне было бы видеть биолюминесцентное облако синего кита, но их фасеточным глазам для этого недостает разрешения, а их телам – расторопности, чтобы успеть воспользоваться полученной информацией. Гигантский (а также антарктический глубоководный) кальмар – единственные среди исполинов, кому нужно видеть исполинских хищников, и эта уникальная потребность породила уникальный умвельт. Обладатели самых больших и самых чувствительных глаз на планете прочесывают взглядом одну из самых темных сред обитания, высматривая, не мерцает ли в этом мраке едва различимый силуэт атакующего кита^[72].

Выключите свет, и мир вокруг станет монохромным. Происходит это потому, что наш глаз содержит два вида фоторецепторов – палочки и колбочки. Колбочки позволяют видеть цвет, но работают только при ярком свете. В темноте за дело берутся более чувствительные палочки, и пестрый калейдоскоп дневных оттенков сменяется ночной чернотой и серостью. Раньше ученые полагали, что так происходит у всех животных и что цвет ночью не различает никто.

А потом, в 2002 г., Эрик Уоррант и его коллега Альмут Кельбер провели перевернувший эти представления эксперимент с винным бражником^{204}. Размах крыльев у этого оливково-розового европейского насекомого достигает 7 см. Бражник питается исключительно ночью, зависая над цветком и высасывая нектар развернутым во всю немалую длину хоботком. Кельбер приучила своих красавцев пить из кормушек, скрытых за синими и желтыми карточками. Привыкнув ассоциировать эти цвета с пищей, бражники уверенно отличали их от таких же по яркости оттенков серого. И не путали их, даже когда Кельбер постепенно приглушала свет в лаборатории.

При слабом свете, соответствующем сиянию наполовину полной луны, для Кельбер все стало черно-белым, а бражники действовали как ни в чем не бывало. На каком-то этапе «я могла разглядеть бражника, только просидев в темноте двадцать минут, пока глаза не привыкали, – рассказывает она мне, – и то я уже не различала его хоботок», а бражник при этом по-прежнему безошибочно выбирал нужные кормушки. Потом освещенность снизилась до уровня звездной ночи, и, хотя Кельбер не видела уже совсем ничего, винный бражник все так же воспринимал карточки во всем их разноцветье. Однако в его глазах эти цвета, скорее всего, были совсем не похожи на те, что воспринимаем мы.

3

Крапурный, зелпурный, желпурный

Цвет

Заводя щенка той-пуделя, Морин и Джей Нейц, «как и положено хорошим родителям, прочитали книгу о том, как воспитывать собаку», рассказывает Джей. В книге утверждалось, что собачьи клички лучше всего подбирать двухсложные, с твердыми согласными. Нейцы перебрали разные варианты, а потом Морин в качестве шуточной отсылки к исследованиям зрения, которыми занимался Джей, предложила Ретину («сетчатка» на латыни и по-английски). («Так ведь в Ретине три слога», – замечаю я. «А мы произносим два, – объясняет Джей. – Рет-на».) Кудрявой черной милашке предстояло войти в историю. Ретина вместе с несколькими другими собаками впервые продемонстрировала, какие цвета на самом деле видит этот вид.

В 1980-е гг., когда Нейцы учились в аспирантуре, многие считали, что собаки не различают цвета. Карикатурист Гэри

Ларсон в своем комиксе «Обратная сторона» (The Far Side) изобразил собаку, которая, молясь перед сном, просит, чтобы «мама, папа, Рекс, Джинджер, Такер, я и все остальные наши родные начали видеть цвета». Ученые на этот миф тоже купились: как утверждал один учебник, «цветового зрения у млекопитающих, за исключением приматов, судя по всему, нет»^{205}. Однако тщательно проверить наличие цветового зрения исследователи удосужились лишь у нескольких видов, в число которых собаки, при всей их популярности, не вошли^{206}. «Собаководы постоянно спрашивали меня, что видят их собаки, – говорит Джей, – а мы даже не догадывались. Точнее, догадки у нас были, но не было доказательств».

Чтобы получить эти доказательства, Джей привел к себе в лабораторию Ретину и двух левреток. Он выдрессировал их усаживаться перед тремя светящимися панелями, одна из которых отличалась от двух других по цвету. Собака, ткнувшая носом в отличающуюся панель, получала в награду сыр. Надо сказать, сыр они получали часто. Собаки действительно различают цвета^{207}. Они просто видят не тот диапазон, который обычно видим мы. И большинство других животных тоже видят не его. Чтобы представить себе их разнообразные зрительные палитры, нужно сперва понять, что такое, собственно, цвет, как его видят животные и зачем у них в принципе развилась способность его видеть. Цветовое зрение – тема настолько сложная, что даже упрощенное объяснение, которое я сейчас дам, может показаться слишком абстрактным и запутанным. Но потерпите немного: без этих подробностей мы не сумеем понять, как устроен пестрый мир птиц, бабочек и цветов. Чтобы полюбоваться розами, сперва придется продраться через заросли бурьяна.

Свет имеет разную длину волны^{208}. Тот свет, который мы видим, относится к диапазону от 400 (воспринимается нами как фиолетовый) до 700 нм (воспринимается нами как красный). Нашей способностью улавливать эти длины волн и весь заключенный между ними радужный спектр мы обязаны белкам опсинам, составляющим основу любого зрения. Опсины бывают разными, и каждый из них лучше всего поглощает волны определенной длины. В норме цветовое зрение у человека обеспечивается тремя такими опсинами, содержащимися в трех типах колбочек нашей сетчатки. В соответствии со своей оптимальной длиной волны опсины (и содержащие их колбочки) называются длинными, средними и короткими или попросту красными, зелеными и синими^[73]. Отраженный от рубина свет, попадая к нам в глаз, сильнее всего стимулирует длинные (красные) колбочки, средние (зеленые) – умеренно, а короткие (синие) – слабо. Со светом, отраженным от сапфира, происходит прямо противоположное: сильнее всего реагируют короткие (синие) колбочки, остальные слабее.

Каждая кривая соответствует одному типу колбочек. Пик кривой приходится на длину световой волны, к которой наиболее чувствительна такая колбочка. Обратите внимание, что у собак имеется два типа колбочек, а у человека – три

Однако цветовое зрение предполагает не только улавливание световых волн разной длины, но и сравнение их между собой. Три типа колбочек подключены к сложной сети нейронов, которые складывают и вычитают их сигналы. Какие-то из этих нейронов возбуждаются сигналами от красных колбочек, но тормозятся сигналами от зеленых – в результате мы отличаем красный от зеленого. Другие нейроны возбуждаются синими колбочками, но тормозятся красными и зелеными – так мы различаем синий и желтый. Эта простая нейронная арифметика – К – З и С – (К + З) – называется оппонентностью. Именно по этим формулам первичные сигналы всего от трех типов колбочек преобразуются в то радужное великолепие, которое мы воспринимаем.

Оппонентность лежит в основе (почти) любого цветоощущения. Без нее живое существо не сможет различать цвета в привычном нам смысле. У рачков дафний (их еще называют водяными блохами) четыре опсина, чувствительных к оранжевой, зеленой, фиолетовой и ультрафиолетовой частям спектра^{209}. Однако эти длины волн просто запускают аппаратно определенные, почти рефлекторные реакции: ультрафиолет означает солнце, от него отплываем подальше, зеленый и желтый значат пищу – плывем туда. Дафнии реагируют на четыре определенные разновидности света, которые мы воспринимаем как разные цвета. Но для дафний, не имеющих возможности сравнить сигналы от четырех своих опсинов, не существует спектра.