Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность
Шрифт:
Изучать поведение животных всегда непросто, но исследование поведения раков-богомолов граничит с мазохизмом. В лаборатории Маршалла Эми Стритс в рамках нового эксперимента пытается научить павлиньих раков-богомолов атаковать пластиковые хомутики определенных цветов. Но когда она демонстрирует мне этот процесс, испытуемые раз за разом выбирают неправильно. В какой-то момент один из раков-богомолов бьет в стенку аквариума. Другой лупит в пустоту (точнее, в воду). Я интересуюсь у Стритс, трудно ли их обучать. Она качает головой: «Не то слово». Пищевое вознаграждение не работает, потому что есть им нужно не очень часто. Интерес они теряют в два счета, поэтому тестировать их можно лишь раз в день.
– Богом клянусь, они понимают, чего от них хотят, но издеваются и делают все мне назло! – уверяет Стритс.
– Вам нравится ими заниматься или они вас бесят?
– Когда как, – сознается она. – Поначалу ты на седьмом небе – обалдеть, я изучаю ротоногих! Это же мечта, модная тема. Но стоит с ними поработать, и вот ты уже сидишь и думаешь: «Как же меня угораздило».
Но
Глаза Найджела постоянно поворачиваются во всех мыслимых направлениях{265}. Вверх, вниз, вправо, влево, по часовой стрелке и против[92]. При этом почти всегда не синхронно и в разные стороны. В некоторых экспериментах Робертс снимает раков-богомолов на камеру сверху, пока они смотрят на экран. «И они частенько одним глазом выполняют задание, а второй направляют вверх, на камеру», – рассказывает он. Как я уже упоминал в предыдущей главе, мы привыкли считать подвижный взгляд признаком активного ума. Однако мозг у рака-богомола крошечный и маломощный. Гипермобильность их глаз вовсе не означает пытливого сознания, но подсказать, что и как эти глаза видят, она способна.
На нашей сетчатке имеется плотно набитая колбочками центральная ямка, фовеа – зона наибольшей остроты зрения и наилучшего цветовосприятия. Мы направляем ее на разные участки окружающего мира, стреляя глазами туда-сюда. Заметив что-то интересное периферическим зрением, мы переводим взгляд в эту сторону, чтобы присмотреться и проанализировать видимое в подробностях и полном цвете. Примерно так же поступает и рак-богомол{266}. Средний пояс его глаза воспринимает цвет, но его обзор ограничен узкой полосой. Полушария, скорее всего, видят только в черно-белых тонах, зато панорамно. Вращая глазами, рак-богомол высматривает движение или интересующие его объекты с помощью полушарий. Заметив что-то, он переводит взгляд и исследует эту область средним поясом, словно ведя двумя сканерами вдоль полки с товарами{267}. Значит ли это, что сперва у рака-богомола возникает монохромная картина, которую он затем постепенно раскрашивает? «Сомневаюсь», – отвечает Маршалл. Он предполагает, что в мозге ротоногих «не создается полноценного двумерного цветного отображения». Они просто сканируют пространство средним поясом своего глаза, пока не наткнутся на то, что возбудит нужную комбинацию фоторецепторов.
Представьте, что вы рак-богомол. Вы должны настоятельно нуждаться в груше для битья, такова общепризнанная истина. Ваши глаза непрерывно вращаются каждый в своем направлении: правый обследует одну часть рифа, левый смотрит куда-то еще. Зрение у вас монохромное, поскольку вас интересует движение, а не цвет. И вот справа что-то мелькает – вы тут же скашиваете оба глаза направо. Теперь они сканируют загадочный объект вместе, ведя по нему средними поясами. И вдруг, бинго! – срабатывают рецепторы 3, 6, 10 и 11. Мозг распознает в объекте рыбу. Передние конечности молниеносно выстреливают и поражают цель.
Это очень эффективный способ зрения, позволяющий не особенно загружать крохотный мозг рака-богомола[93]. Но тут есть подвох. Крайне трудно уловить движение глазом, который сам при этом движется. Когда мы идем по улице или смотрим из окна машины, глаз на самом деле фокусируется на определенных точках впереди, быстро перескакивая с одной на другую. Эти перескоки, которые называют саккадами, – одни из самых стремительных наших движений, и спасибо им за эту стремительность, поскольку на время саккад зрительная система блокируется. Наш мозг заполняет эти миллисекундные паузы, создавая у нас ощущение непрерывности зрения, однако это лишь иллюзия. То же самое происходит и у ротоногих, когда они медленно сканируют пространство своим средним поясом. «Вполне может быть, что на это время им приходится отключать детекцию движения, – говорит Хау. – Глаз движется, окружающий мир расплывается, и, вероятно, так труднее засечь приближение врага». Но вне режима сканирования зрение у рака-богомола в основном черно-белое. У паука-скакуна, с которым мы познакомились в предыдущей главе, разные зрительные задачи – улавливание движения и цветовые подробности – распределены между разными парами глаз. У рака-богомола они распределены между разными частями одного и того же глаза и разведены во времени. Чтобы заметить движение, нужно отказаться от цвета. Чтобы увидеть цвет – отказаться от движения. «Эдакий таймшер, – поясняет Кронин. – Специально такую систему вряд ли стоит создавать, но ротоногие дошли
до нее случайно, и она у них работает».Подозреваю, дорогой читатель, что ты уже сыт по горло всеми этими фоторецепторами, полушариями, средними поясами и прочими нелепыми наворотами, обеспечивающими зрение раку-богомолу. А может, они, наоборот, что-то для тебя прояснили и тебе кажется, что ты вот-вот постигнешь умвельт ротоногих? И в том и в другом случае у меня есть для тебя печальная новость: это еще не все.
Как мы помним, свет – это волна. И она колеблется, когда движется. Эти колебания могут происходить в любом направлении, перпендикулярном направлению распространения волны, но иногда они ограничиваются лишь одной плоскостью: представьте себе, что вы прикрепили конец каната к стене и качаете его вверх-вниз или из стороны в сторону. Такой свет называется поляризованным, и он часто встречается в природе. Поляризация возникает, когда свет рассеивается в воде или воздухе либо отражается от гладких поверхностей – стекла, глянцевитых листьев, водоемов. Человек обычно не замечает поляризации, но большинство насекомых, ракообразных и головоногих различают ее не хуже, чем цвет{268}. Их глаз, как правило, содержит два типа фоторецепторов, один из которых стимулируется горизонтально поляризованным, а другой – вертикально поляризованным светом. Сравнивая сигналы от этих двух рецепторов, они воспринимают свет, поляризованный в разной степени или под разными углами. Таких животных можно назвать диполятами[94].
У раков-богомолов соответствующие рецепторы находятся в верхнем полушарии глаза. В нижнем же полушарии рецепторы, улавливающие поляризацию, развернуты на 45?. А в пятом и шестом ряду среднего пояса имеется нечто совершенно уникальное. Обычно поляризованный свет колеблется в какой-то одной плоскости, но иногда эта плоскость может вращаться, и тогда свет как будто закручен винтом. Это называется круговой поляризацией. Так вот, как выяснил сотрудник Маршалла Цзыр-Хуэй Цю в 2008 г., раки-богомолы единственные из всех животных способны такую поляризацию различать{269}. Два нижних ряда среднего пояса содержат фоторецепторы, чувствительные к круговой поляризации, закрученной либо по часовой стрелке (правая поляризация), либо против (левая). Таким образом, всего у раков-богомолов имеется шесть классов поляризационных рецепторов – вертикальный, горизонтальный, два диагональных, правый и левый. Оригиналы во всем. Что ж, будем называть их гексаполятами[95].
Я рассказываю о поляризации и цвете отдельно, и в учебниках им тоже обычно посвящены две разные главы. Но это не значит, что раки-богомолы должны расценивать их по-разному. Они вполне могут воспринимать сигналы о шести видах поляризации точно так же, как сигналы о цветах, то есть как дополнительные потоки информации для распознавания объектов окружающей среды. Но зачем им еще шесть, если у них уже есть целых двенадцать? Зачем им все эти необыкновенные сложности? «Мы знаем животных с гораздо более простыми, но очень эффективными для жизни в условиях кораллового рифа зрительными системами», – говорит Том Кронин. Таким образом, по поводу ротоногих «вопрос остается открытым: зачем это все? Ответа не знает никто».
Так, стоп, минуточку. Вернемся немного назад. А почему, собственно, рак-богомол может видеть круговую поляризацию?
В отличие от линейно поляризованного света, круговая поляризация встречается очень редко – возможно, именно поэтому больше ни у кого из живых существ не развилась способность к ее восприятию. Единственные элементы в окружении ротоногих, от которых исходит устойчивая круговая поляризация… – это сами ротоногие. Один вид отражает такой свет крупным хвостовым килем, которым самцы пользуются во время брачных игр{270}. Другой – частями тела, которые особь демонстрирует соперникам во время битвы. Так может быть, для ротоногих это способ коммуникации – разновидность света настолько эзотерическая, что никто, кроме них, ее не улавливает? Увы, с такой гипотезой мы тоже будем ходить по кругу, причем безо всякой пользы. Сигналы в форме круговой поляризации имеют смысл, только если у ротоногих уже есть глаза, способные их воспринимать. Но зачем глазу развивать эту способность, если ее не к чему применить? Что было раньше, глаз или сигнал?
Том Кронин считает, что глаз{271}. Фоторецепторы в двух нижних рядах среднего пояса выстроены таким образом, чтобы раскручивать спираль круговой поляризации, превращая ее в линейную. Именно так рак-богомол ее и ощущает. Возможно, такое устройство возникло случайно – анатомический счастливый билет, причуда фасеточного глаза, наделившая своих владельцев способностью улавливать свет с круговой поляризацией, когда и света такого вокруг практически не было. Древние раки-богомолы случайно получили новое чувство и поставили его себе на службу, постепенно развив на своем панцире структуры, отражающие поляризованный по кругу свет, и выработав тем самым подходящие для своих глаз сигналы. Такое происходит сплошь и рядом. Сигналы предназначены для того, чтобы восприниматься, и поэтому окрас меха, чешуи, перьев или экзоскелетов складывается из цветов, которые способны различать глаза их владельца. Палитру шедевров, создаваемых природой, определяет глаз.