Необъятный мир: Как животные ощущают скрытую от нас реальность

Единственное насекомое помимо богонга, известное похожими дальними миграциями в точно определенное место, – североамериканская бабочка данаида монарх. Но если монархи перемещаются днем, ориентируясь по солнцу как по компасу, то богонги летают только по ночам. Как же они определяют направление? Уорранту, выросшему в Снежных горах и с детства обожающему местных насекомых, всегда хотелось это узнать. Поначалу он думал, что чувствительные к свету глаза позволяют богонгам прокладывать курс по звездам. И хотя это предположение тоже оказалось верным, Уоррант, принявшись наблюдать за богонгами в неволе, в первую же ночь заметил, что они летят в верном направлении, даже не видя неба в принципе. И тогда он догадался, что богонги чувствуют магнитное поле Земли^{759}.

Ядро нашей планеты представляет собой твердый железный шар, окруженный расплавленным железом и никелем. Бурление этого жидкого металла превращает всю Землю в гигантский магнит. Магнитное поле планеты можно изобразить в духе схем из школьного учебника: линии расходятся из Южного полюса, огибают земной шар и сходятся на Северном полюсе. Это геомагнитное поле присутствует постоянно. Оно не меняется в течение суток и в зависимости от времени года. На него не влияют погодные условия, его не перекрывают никакие препятствия. А значит, это ценнейший подарок для путешественников, которые всегда могут определить по нему свое местонахождение. Люди проделывают это уже больше тысячи лет – с помощью компаса. Другие животные – морские черепахи, лангусты, певчие воробьиные птицы и многие другие – проделывают это миллионы лет безо всякой посторонней помощи.

Эта способность, известная как магниторецепция, позволяет животным находить дорогу, даже когда небесные тела скрыты облаками или прячутся в темноте, когда крупные ориентиры тонут в тумане или мраке и запахи ни в воздухе, ни в воде тоже ни о чем не говорят^{760}. Вы, наверное, думаете, Уоррант заплясал от радости, узнав, что его драгоценные богонги принадлежат к этому магниторецепторному клубу? Это же просто мечта – изучать такое фантастическое чувство! В действительности, шутит Уоррант, «осознав, какую роль в жизни богонгов играет магнитное поле, я подумал: "О нет!"».

История исследования магниторецепции отмечена жестоким соперничеством и омрачена заблуждениями, а само это чувство печально известно тем, что с трудом поддается как изучению, так и пониманию. Вопросов без ответа хватает и в случае остальных чувств, но, когда речь идет о зрении, обонянии или даже электрорецепции, ученым хотя бы примерно понятно, как они функционируют и какие органы при этом задействованы. С магниторецепцией все иначе. Она по-прежнему остается самым малоизученным чувством, хотя в ее существовании ученые убедились много десятилетий назад.

Геомагнитное поле охватывает всю планету и потому может направлять животных, пересекающих во время миграции целые континенты. Но даже самое грандиозное путешествие начинается с первых осторожных шагов, и именно благодаря им магниторецепцию и удалось обнаружить.

Когда приходит пора лететь в дальние края, птицы становятся непоседливыми. Даже в неволе они постоянно скачут с места на место, перепархивают, машут крыльями. Эту суетливость называют немецким словом Zugunruhe, что значит «миграционное беспокойство». Птицы понимают, что время настало. Их тянет в путь. И как правильно понял немецкий орнитолог Фридрих Меркель в 1950-е гг., этот путь они знают заранее. Меркель и его ученики Ганс Фромм и Вольфганг Вильчко, отлавливая по осени малиновок, заметили в этом миграционном беспокойстве пойманных птиц некую закономерность^[248]{761}. Ночью малиновки перепархивали в сторону юго-запада – именно туда, будь они на свободе, им предстояло лететь, чтобы добраться до солнечной Испании. Они прыгали в эту сторону на открытом воздухе, когда им видно было ночное небо. Но этого же направления они придерживались и в комнатах с наглухо закрытыми окнами, где не было никаких небесных ориентиров. Полвека спустя ту же самую картину увидит Уоррант, наблюдая за богонгами. В 1950-х гг. группу Меркеля осенила та же мысль, что и его: птицы ориентируются как-то иначе, и вполне вероятно, что по геомагнитному полю.

Сама идея магниторецепции и тогда была не нова. В 1859 г. зоолог Александр фон Миддендорфф предположил, что птицы, «эти мореходы небес», могут «обладать внутренним магнитным чутьем»^{762}. Но за следующие 100 лет ни он сам, ни другие не нашли этой на первый взгляд абсурдной гипотезе никакого подтверждения. А без доказательств даже Дональд Гриффин, которому было не привыкать к необычным чувствам у животных, относился к этой идее скептически^{763}. В 1944 г., тогда же, когда он ввел термин «эхолокация», Гриффин писал, что магнитное чувство «крайне маловероятно». Рассматривать его всерьез допустимо было только потому, что никакого другого внятного объяснения, откуда перелетные птицы знают, куда лететь, не обнаруживалось. Магниторецепция была версией «за неявкой прочих». Гипотезой, дожидающейся хоть каких-либо доводов в свою пользу.

Это доводы нашли Меркель и Вильчко^[249]{764}. Сперва они документировали направление прыжков малиновок, поместив их в восьмиугольную камеру с насестом у каждой стенки. Когда птица вспархивала на насест, срабатывало чувствительное к весу реле, которое делало отметку о прыжке в виде пробоя на перфоленте. Позже они придумали более простой и эффективный способ фиксации: птиц сажали в большую воронку с пропитанной чернилами штемпельной подушечкой на дне и промокательной бумагой на стенках. Теперь ученым достаточно было подсчитать чернильные отпечатки, оставленные птицами на стенках при попытках выбраться^[250]. Эксперименты получались трудоемкими, поскольку проводить их можно было только в тот короткий период года, когда птиц охватывает Zugunruhe. И все же они четко и количественно показали, что осенью малиновки стремятся на юго-запад. Затем, в доказательство того, что птицы руководствуются магнитным чувством, Вильчко попробовал менять окружающее их магнитное поле. В 1960-е гг. он начал помещать клетки с малиновками между кольцами Гельмгольца – парами проволочных спиралей, генерирующими в пространстве между собой искусственное магнитное поле. И когда Вильчко с помощью этих колец поворачивал магнитное поле вокруг малиновок, птицы меняли в соответствующую сторону направление перепархивания. У них явно имелся внутренний биологический компас.

Но и к этим экспериментам отнеслись скептически – и не без оснований. Магнитное поле Земли очень слабое^{765}. Настолько слабое, что даже беспорядочное колебание молекул в теле животного может обладать в 200 млрд раз большей энергии. Это значит, что ни одно живое существо не должно улавливать такой до нелепости слабый стимул. Однако малиновкам это как-то определенно удавалось^[251]. И не только им. Многие ученые, включая самого Вильчко и его жену Росвиту, сумели повторить первоначальный эксперимент с несколькими другими видами птиц, в том числе садовыми славками, индиговыми овсянковыми кардиналами, серыми славками, славками-черноголовками, желтоголовыми корольками и серебряными белоглазками^{766}. «Внутреннее магнитное чутье», которое представлял себе Миддендорфф, не только существует, но и широко распространено.

С тех пор как Меркель вместе со своими малиновками совершил первые шаги в верном направлении, ученые находили и находят свидетельства магниторецепции у самых разных представителей царства животных^{767}. Однако она отличается почти от всех уже рассмотренных нами чувств тем, что не используется для коммуникации. Сами животные не создают магнитные поля, поэтому магнитное поле Земли – единственное, которое они научились улавливать в ходе эволюции. В основном им это нужно для того, чтобы находить дорогу в дальних и не очень дальних перемещениях. Большой бурый кожан после изнурительной ночной охоты возвращается к месту дневки по такому внутреннему компасу^{768}. Малькам рыб-кардиналов, проводящим первые дни жизни в открытом океане, тот же компас помогает отыскать обратный путь к родному рифу^{769}. Слепыши ориентируются по магнитному полю в своих темных подземных тоннелях^{770}. А богонги, как выяснил Уоррант, пользуются этим чувством в длительных перелетах через всю Австралию^{771}.

Большинство этих видов тестировали с помощью той или иной разновидности классического эксперимента Вильчко: поместить животное на экспериментальную площадку, поменять направление магнитного поля вокруг этой площадки и посмотреть, начнет ли животное двигаться в другую сторону. С мелкими подопытными вроде малиновки или мотылька это нетрудно. «С китом такого не проделаешь, – говорит биофизик Джесси Грейнджер. – При этом киты совершают едва ли не самые безумные переходы среди всех животных нашей планеты. Некоторые из них мигрируют почти от самого экватора до полюсов, из года в год с поразительной точностью приплывая в одно и то же место». Очень заманчиво предположить, что и китов тоже ведет магнитное чувство.

Чтобы проверить эту гипотезу, Грейнджер решила посмотреть выше – а именно прямо на солнце^{772}. Время от времени оно впадает в раж и выдает геомагнитные бури, обрушивая на Землю солнечный ветер – поток радиации и заряженных частиц, влияющий на магнитное поле планеты. Такие бури теоретически могут путать магниточувствительных китов, а если кит в этот момент окажется близко к берегу, ему хватит даже крошечной навигационной ошибки, чтобы он выбросился на сушу. Проверяя свою гипотезу, Грейнджер собрала сведения о документально зафиксированных за 33 года случаях, когда здоровые серые киты без каких-либо травм непонятно почему выбрасывались на берег, и сопоставила даты этих происшествий с данными о солнечной активности, собранными ее коллегой-астрономом Лусианной Вальковиц. Картина получилась довольно четкая: в дни самых сильных магнитных бурь серые киты выбрасывались на сушу в четыре раза чаще^[252].