Супернавигаторы. О чудесах навигации в животном мире

Барри Дэвид

Выше по шкале сложности находятся гораздо более крупные, но все еще очень маленькие многоклеточные организмы, известные под названием «планктон», в изобилии живущие в океанах – в особенности тех, которые окружают Арктику и Антарктику. Многие из этих растений и животных невозможно разглядеть невооруженным глазом, но они часто скапливаются в таких огромных количествах, что море становится похоже на густой суп мисо. При так называемом цветении планктона целое море может приобрести ржаво-красный оттенок.

Такого рода существам не нужно точно знать, где они находятся, – что логично, так как они по большей части находятся во власти океанских течений, – но это вовсе не значит, что они пассивны. В поисках пищи или спасения от тех, кто сам может употребить его в пищу, многие виды животного планктона (или зоопланктона, к которому относятся мальки рыб, мелкие ракообразные и моллюски) на каждом закате и рассвете перемещаются вверх и вниз в толще воды, из темных глубин к поверхности и обратно.

Планктон же растительный, который в основном остается вблизи поверхности, чтобы использовать более яркий солнечный свет, в случае необходимости может нырять в глубину, спасаясь от вредоносного воздействия слишком сильного ультрафиолетового излучения.

Выбор моментов таких перемещений обеспечивается способностью планктона отслеживать изменения интенсивности солнечного света, хотя полярной ночью, которая продолжается несколько месяцев, зоопланктон переключается на ритм, связанный с лунным светом [15] . В некоторых случаях в таких процессах участвует нечто большее, чем простая реакция на изменение освещенности. Некоторые виды планктона начинают движение еще до обнаружения каких бы то ни было изменений; даже будучи помещены в затемненный аквариум, они продолжают свою вертикальную миграцию еще в течение нескольких суток. Это загадочное поведение, по-видимому, связано с какими-то внутренними «часами», управляющими их перемещениями [16] . Вся пищевая цепочка океана в конечном счете зависит от планктона, и его колоссальных масштабов суточные миграции играют ключевую роль в жизни всей планеты.

15

Last, K. S., Hobbs, L., Berge, J., Brierley, A. S., & Cottier, F. (2016). ‘Moonlight drives ocean-scale mass vertical migration of zooplankton during the Arctic winter’, Current Biology, 26 (2). P. 244–251.

16

H"afker, N. S., Meyer, B., Last, K. S., Pond, D. W., H"uppe, L., & Teschke, M. (2017). ‘Circadian Clock Involvement in Zooplankton Diel Vertical Migration’, Current Biology, 27 (14). P. 2194–2201.

Находить дорогу нужно даже простым червям, и один из них – стандартное подопытное животное, почвенная нематода Caenorhabditis elegans, – по-видимому, роет свои подземные ходы, используя для ориентации магнитное поле Земли [17] . А тритоны, некоторые из которых способны находить дорогу к своему родному водоему на расстоянии до 12 километров, пользуются магнитным компасом [18] .

У кубомедуз – маленьких прозрачных животных, печально известных в тропической зоне Австралии сильными ожогами, которые они вызывают, – нет мозга, но есть глаза, и они отнюдь не отдаются на волю течения. Они плавают активно и целеустремленно, охотясь за своей добычей. Как ни странно, глаз у них целых 24 штуки, четырех типов.

17

Vidal-Gadea, A., Ward, K., Beron, C., Ghorashian, N., Gokce, S., Russell, J., … & Pierce-Shimomura, J. (2015). ‘Magnetosensitive neurons mediate geomagnetic orientation in Caenorhabditis elegans’, Elife, 4, e07493.

18

Phillips, J., & Borland, S. C. (1994). ‘Use of a specialized magnetoreception system for homing by the eastern red-spotted newt Notophthalmus viridescens’, Journal of Experimental Biology, 188 (1). P. 275–291.

Еще удивительнее то, что некоторые из этих медуз способны ориентироваться по объектам, расположенным над поверхностью воды. У одного из видов, часто встречающегося в карибских мангровых болотах, есть группа глаз, которые всегда направлены вверх, как бы ни было повернуто тело медузы. В тканях, расположенных вокруг каждого из этих специализированных глаз, содержатся тяжелые кристаллы гипса, которые и поддерживают такую ориентацию.

Дан Эрик Нильсон, биолог из Лундского университета в Швеции (одного из ведущих центров изучения бионавигации), захотел выяснить, что именно делают эти глядящие вверх глаза. Они с сотрудниками поместили медуз в прозрачные контейнеры с открытым верхом, опустили эти контейнеры в море вблизи мангрового болота и стали наблюдать за поведением медуз при помощи видеокамеры. Когда контейнер находился в зоне прямой видимости от края мангровых зарослей, но в нескольких метрах от их края, медузы регулярно сталкивались со стенкой контейнера, ближайшей к деревьям, как будто пытались подплыть поближе к ним. Когда же контейнер переместили на расстояние, с которого деревья уже не были видны из-под поверхности воды, медузы плавали в нем случайным образом.

По-видимому, медузы используют свои направленные вверх глаза для различения силуэтов

мангровых деревьев. Это позволяет им оставаться на мелководье, где обычно скапливается зоопланктон, которым они питаются, – но это возможно, только если они не удаляются от края зарослей на слишком большое расстояние [19] .

Это лишь несколько примеров необычайных способностей к навигации, которые проявляют организмы, кажущиеся на первый взгляд весьма простыми.

* * *

19

Garm, A., Oskarsson, M., & Nilsson, D. E. (2011). ‘Box jellyfish use terrestrial visual cues for navigation’, Current Biology, 21 (9). P. 798–803.

В фильме «Невероятное путешествие» (The Incredible Journey, 1963) студии Уолта Диснея рассказывается история двух собак – лабрадора и престарелого бультерьера – и сиамского кота, которых хозяева оставили у друзей. Несчастные животные, не понимая, что их поселили в чужом доме лишь на время, решают самостоятельно вернуться домой, но для этого им нужно пересечь 400 километров незаселенной канадской территории. Пережив ужасающие встречи с медведем и рысью и болезненное знакомство с дикобразом, чуть не утонув, трое животных в конце концов воссоединяются со своей семьей.

Скептики могут сказать, что история эта совершенно невероятна, и будут не правы. В 2016 году овчарка по кличке Перо убежала из своего нового дома в английском Озерном крае и добралась до прежних хозяев, живших в Уэльсе. Пес преодолел расстояние 385 километров всего за 12 суток и явился на место – совершенно неожиданно для хозяев – в прекрасном состоянии. У Перо был вживлен идентификационный микрочип, так что возможность того, что его перепутали с другой собакой, исключена [20] .

20

‘Homesick sheepdog walks 240 miles home to Wales after bolting from his new farm in Cumbria’. Daily Telegraph, 25 April 2016.

Никто не знает, как ему это удалось. Наверное, можно предположить, что Перо нашел дорогу домой благодаря какой-нибудь необычайной цепочке счастливых догадок, но поверить в это очень трудно. До сих пор наука уделяла на удивление мало внимания навигационным способностям собак и кошек, хотя недавнее исследование утверждает, что собаки предпочитают мочиться, повернувшись мордой либо на север, либо на юг. Значит, можно предположить, что у них есть какой-то внутренний компас, который по меньшей мере помогает им определить, в какую сторону они направляются. Если это так, собак следует добавить к быстро растущему списку организмов, способных чувствовать магнитное поле Земли [21] . Но один лишь компас не позволил бы Перо найти дорогу домой.

21

Hart, V., Nov'akov'a, P., Malkemper, E. P., Begall, S., Hanzal, V., Jezek, M., … & Cerven'y, J. (2013). ‘Dogs are sensitive to small variations of the earth’s magnetic field’, Frontiers in Zoology, 10 (1). P. 80.

Возможно, Перо сумел каким-то образом отследить дорогу, по которой его везли в новый дом в Озерном крае. Значит ли это, что ему удалось восстановить этот маршрут? Может быть, в этом сыграл какую-то роль его острый нюх.

2

Волшебный ковер Джима Ловелла

Чарльз Дарвин (1809–1882) писал, что «человек… носит в своем физическом строении неизгладимую печать низкого происхождения» [22] [23] , но даже он, возможно, удивился бы, узнав, что наши глаза и глаза кубомедуз, кальмаров, пауков и насекомых имеют общее происхождение [24] .

22

Здесь и далее цит. по изд.: Дарвин Ч. Происхождение человека и половой отбор // Дарвин Ч. Сочинения: В 9 т. / Под ред. акад. Е. Н. Павловского. М.: Изд-во АН СССР, 1953. Т. 5.

23

Darwin, C. (1871). The Descent of Man, and Selection in Relation to Sex (D. Appleton and Company, New York, 2nd ed., 1875), pt I. P. 619.

24

Shubin, N., Tabin, C., & Carroll, S. (2009). ‘Deep homology and the origins of evolutionary novelty’, Nature, 457 (7231). P. 818.