В мире с животными. Новое понимание животных: как мы можем изменить нашу повседневную жизнь, чтобы помочь им
Исследователи часто используют лабиринт для изучения когнитивных способностей разных животных, поскольку его прохождение требует от испытуемых хорошей памяти и навыков по решению задач. В частности, лабиринт проверяет, как функционирует гиппокамп, который расположен в одном из самых архаичных отделов мозга позвоночных и играет важную роль в сборе информации, в работе кратковременной и долговременной памяти, а также в пространственной ориентации. Степень развития гиппокампа часто бывает ведущим критерием интеллекта в целом, а лабиринт оказывается самой простой его проверкой. Частичка слизевика на одном конце лабиринта может воспроизводиться и расти по направлению к пище, находящейся на другом конце. Когда слизевик попадает в тупик, он вбирает в себя отростки, возвращается обратно и пытается найти новый путь. Слизевик может часами искать кратчайший путь к своей добыче. Проведенное недавно исследование ученых из Сиднейского университета показало, что слизевик обладает пространственной памятью: он умеет оставлять след из прозрачной слизи и таким образом помечает места, где уже был. И нужен ли мозг, если есть такая слизь?
Слизевики не могут создавать произведения искусства, не умеют – насколько мы знаем – влюбляться, но их интереснейшее существование заставляет нас пересмотреть определение интеллекта. Называя некоторых животных «умными», мы подразумеваем, что есть животные «глупые», но не затрудняем себя изучением особенностей их эволюционного пути. Ради ныне живущего потомства их предки переносили страдания, далеко выходящие за пределы нашего понимания; их предки выживали вопреки всем условиям, чтобы только передать свою ДНК следующему поколению. Медузы, как и слизевики, возможно, не выглядят высокоразвитыми существами. Тем не менее они путешествовали по морям более пятисот миллионов лет – задолго до того, как плавники стали лапами или ногами и как появились разные континенты. Медузы смогли пережить все: от сурового ледникового периода до вулканических катастроф, уничтоживших 96 % морской живности. И когда в следующий раз вам придется столкнуться с муравьем, ползущим по стене вашей кладовой, или повстречаться со свиньей на ферме, или увидеть под микроскопом бактерию, помните, что вы смотрите на самые умные организмы, которые когда-либо населяли нашу Землю, просто по той простой причине, что они выжили и продолжают преуспевать на ней.
Британский этолог и психолог Конви Ллойд Морган в преддверии XX столетия провозгласил принцип зоопсихологии, гласящий, что ни в коем случае нельзя истолковывать поведение животного «как результат проявления какой-либо высшей психической функции, если его можно объяснить наличием у животного способности, занимающей более низкую ступень на шкале психологической эволюции». Это утверждение, позже названное каноном Ллойда Моргана, означает, что при интерпретации сравнительного интеллекта земных обитателей идея антропоморфизма по отношению к животным – то есть приписывание их поведению человеческих эмоций и намерений – глубоко контрпродуктивна. Разум человека отличается от разума дельфина, который, в свою очередь, отличается от разума мыши. И попытки сравнивать их бесплодны, так как у них иной образ жизни и разная среда обитания.
Сравнительный анализ умственных способностей животных может быть затруднительным даже внутри одного семейства. Возьмем, например, гиббонов – небольшие субтильные создания с мощными руками, благодаря которым они раскачиваются на ветках для прыжков с дерева на дерево. Долгие годы в научной среде гиббонов держали за умственно неполноценных. Особенно это было очевидно на фоне других приматов во время проведения экспериментов. Например, шимпанзе быстро учились различать разные предметы, усваивать и выполнять простые задания, тогда как гиббоны обнаруживали полную бестолковость. Так обстояло дело до 1960-х годов, пока американский ученый-приматолог Бенджамин Бек, помогавший обезьянкам тамаринам готовиться к выходу из зоосада на волю, не догадался, почему гиббоны по сравнению со своими собратьями-приматами показывали столь плачевные результаты. В отличие от шимпанзе, гиббоны обитают исключительно на деревьях. Своими длинными мускулистыми руками и отстоящими крючковидными большими пальцами, предназначенными для захвата ветвей, они резко отличаются от обезьян, живущих на земле. Во время опытов гиббоны находились в клетках, где они должны были манипулировать предметами, лежавшими на плоской поверхности. Гиббоны физически не могли брать и поднимать их из-за кривых больших пальцев – и это поведение ученые ошибочно интерпретировали как дефицит интеллекта. Бек повторил эксперимент, расположив предметы не на полу, а на уровне плеч, и гиббоны справились с заданием так же хорошо, как и шимпанзе.
Немецкий физик Вернер Гейзенберг в 1958 году в книге «Физика и философия» писал: «Мы должны помнить, что то, что мы наблюдаем, – это не сама природа, а природа, которая выступает в том виде, в каком она выявляется благодаря нашему способу постановки вопросов»[5]. Гейзенберг в данном случае говорил об исследовании и описании атомных процессов, однако этот принцип применим и к изучению животных. Ученые будто приговорены сравнивать повадки мышей с повадками крыс, манеры альбатросов с манерами чаек, поведение кошек с поведением собак – и в конечном счете всех животных с человеком. В нашей книге мы поступаем совсем иначе. Мы убеждены, что навигационные способности слепыша – пушистого грызуна, лишенного зрения и ориентирующегося по магнитному полю Земли, – не менее поразительны, чем умение полярной крачки, ежегодно преодолевающей более 70 тысяч километров. Самец пингвина Адели, в суровых антарктических условиях сохраняющий в тепле невылупившегося детеныша, так же полон любви к своему потомству, как и бурая медведица, защищающая медвежат любой ценой.
В главах этой части книги мы рассмотрим, каким подчас удивительным, загадочным и непостижимым образом животные летают, ползают, прыгают, скользят, плавают, любят, болтают, резвятся – иными словами, как они живут.
Сначала мы расскажем о невероятных способах передвижения животных по миру. Прокладывая себе путь, животные, как и люди, ориентируются по солнцу и звездам, но, кроме того, они пользуются средствами, которые недоступны биологической природе человека, – это и обонятельные карты, и внутренний компас, и эхолокация.
Далее мы исследуем системы взаимодействия среди животных. Щебет птиц, уханье совы, пение кита, кваканье лягушки – это языки общения в животном мире. Методы современной науки позволили нам понять: все то, что прежде считалось какофонией случайных звуков, на самом деле чрезвычайно замысловатая система коммуникаций.
Затем мы погрузимся в самую сильную и таинственную эмоциональную сферу – в любовь. Вряд ли когда-нибудь мы до конца поймем, что такое взаимное чувство животных, их забота друг о друге, но мы можем наблюдать за ними: как они обнимаются, флиртуют, спариваются, защищают друг друга.
И наконец, мы обратимся к самому, пожалуй, универсальному занятию на Земле – к игре. Животные, как и люди, любят резвиться. Будь то шуточная потасовка или прыжки в воду, игра выходит за пределы видовых барьеров, и наука пока не может объяснить это явление.
Узнав, как животные передвигаются, взаимодействуют, любят и играют, мы приближаемся к пониманию того, кто они есть: что представляют собой их многочисленные таланты, непостижимые языки общения, удивительные повадки. И таким образом мы лучше познаем себя: как мы, люди, можем использовать во благо и себе, и животным наше понимание того, что движет ими в этом мире.
Глава 1. Тайны передвижения
Как животные прокладывают свой путь, передвигаясь по неизведанным местам, через непроходимые леса, по голой пустыне, сквозь бескрайние океаны, над плоской морской гладью? Они делают это без компаса, без секстанта, без хронометра, без карты.
РОНАЛЬД ЛОКЛИ. Навигация животныхОдним туманным майским вечером 2016 года в деревушке Тобермори, что находится в провинции Онтарио, полиция получила сигнал бедствия: какая-то женщина направила свою машину прямиком в озеро Гурон. Покорно следуя рекомендациям своего навигатора, она сделала роковой поворот на причал и рухнула в мутные воды озера. Сама женщина не пострадала.
Даже беглый просмотр в поисковике обнаруживает несчетное множество случаев, связанных с ошибками в системе навигации, когда водители, слепо следуя своему GPS, оказываются на железнодорожных платформах или краю обрыва, исчезают в пучинах океана, въезжают на поля для гольфа, а порой оказываются в жилых домах. Чем изощреннее становятся наши технологии, тем меньше мы доверяем врожденной пространственной ориентации и собственному опыту. Зачем уметь читать дорожные знаки, если приложение всегда укажет нужное вам направление? Зачем вообще думать, как куда-то дойти или доехать, когда можно заказать такси? Американский авиатор Чарльз Линдберг в мае 1927 года в одиночку совершил перелет через Атлантический океан всего лишь с помощью компаса. Современные летчики полагаются на сложнейшие системы автопилота, умеющие прокладывать путь к любому аэропорту мира. Как показал опрос молодых врачей, сделанный в 2015 году, едва ли не половина их признавалась, что им приходилось долго блуждать, добираясь до серьезно пострадавших людей.
И пока человечество в своем дивном новом мире, где правят смартфоны с их навигаторами, преодолевает очередные дерзкие рубежи, животные продолжают по старинке передвигаться из одного пункта в другой – все так же ставя нас в тупик этой способностью. Вот, например, история Холли, обычной домашней кошки. В ноябре 2012 года Джейкоб и Бонни Рихтеры проехали по Флориде в своем автофургоне 320 километров, перебираясь из города Уэст-Палм-Бич в город Дейтона-Бич. Когда они прибыли на место, их трехцветная кошка выскочила из машины и исчезла где-то по направлению к знаменитой международной гоночной трассе. После долгих отчаянных поисков Рихтеры потеряли всякую надежду и, решив, что Холли пропала навсегда, вернулись в Уэст-Палм-Бич. Два месяца спустя им позвонили. Соседи обнаружили Холли в одном из дворов буквально в километре от дома Рихтеров. Пробираясь по побережью Флориды, умудряясь увертываться от машин, избегать встреч с аллигаторами и людьми, кошка преодолела более 300 километров и вернулась домой.
Холли могла, например, просто вскочить в попутную машину – так многие и думали, относя ее невероятное возвращение к благоприятным обстоятельствам. Однако все свидетельствовало об обратном и указывало на долгое пешее путешествие. Стертые до крови лапы, сточенные до основания когти, потеря почти половины веса. По словам лечившего ее ветеринара, она едва держалась на лапах, когда добралась до дома.
Холли не была первой кошкой, которая, минуя все преграды, нашла дорогу домой. Персидский кот Хоуи, никогда ранее не выходивший на улицу, прошел в 1978 году через Австралию 1600 километров, чтобы вернуться в родные места. Мурка, такая же трехцветная кошка, как Холли, в 1989 году преодолела более 500 километров, пройдя путь от Воронежа до Москвы. Восьмилетний полосатый кот Ниндзя в 1997 году прошел пешком почти 1500 километров, покинув новое жилище в пригороде Сиэтла в штате Вашингтон и вернувшись в свой прежний сельский дом в штате Юта.
Без карт, без указателей направления движения на автозаправочных станциях, без навигаторов – как умудряются ориентироваться в пути животные? Для них поступок кошки Холли вовсе не выдающееся явление, ведь в животном мире такое возвращение домой считается обычной практикой. Именно от умения возвращаться через тысячи километров на прежнее место напрямую зависит выживание многих видов. Животные привыкли полагаться на такие поразительные навыки, которые в нашем, человеческом мире до сих пор приводят в недоумение самых опытных исследователей.
НЕБЕСНЫЕ ПУТЕШЕСТВЕННИКИЗнакомьтесь – аисты Клепетан и Малена. Пара длинноногих птиц с прекрасным оперением, которые обитают на красной крыше маленького деревенского дома где-то в Хорватии. Аисты – перелетные птицы, обычно улетающие зимой на юг. Они исключительно педантичны и неизменно из года в год возвращаются в одно и то же место в один и тот же день. Каждую зиму Клепетан снимается со своей красной крыши, покидает хорватскую деревню и летит в Южную Африку. Но без Малены. Когда-то, еще в 1993 году, ее случайно подстрелил охотник, а потом нашел и выходил школьный учитель, который помог ей построить гнездо на крыше своего жилья. После ранения она уже не могла летать на длинные расстояния, и в зимнее время учитель переселяет аистиху к себе в дом. Однажды Малену, стоявшую на красной крыше, увидел Клепетан – с тех пор они не расстаются. Каждое лето у пары появляются птенцы, и Клепетан учит их летать. Клепетан и Малена стали местной достопримечательностью, у них даже есть страница в социальной сети, и каждый может наблюдать их повседневную жизнь. В одну весну Клепетан стал причиной паники среди местных жителей, так как вернулся на шесть дней позже обычного – и кто знает, какие преграды ему пришлось преодолеть[6].
В эпоху подробнейших интернет-карт и систем пошаговых навигаций несметное множество птиц, подобно Клепетану, каждый год преодолевают десятки тысяч километров. Они возвращаются в одно и то же место и чаще всего – в один и тот же день.
КАК ЛЕТАЮТ ПТИЦЫ?Веками люди восхищаются парящими в небе птицами. Пернатые разительно отличаются друг от друга обличьями и размерами – от странствующего альбатроса, размах крыльев которого достигает трех с половиной метров, до колибри, которым, порхая, приходится взмахивать семьдесят раз в секунду своими маленькими крылышками. Однако в воздухе их удерживают одни и те же законы аэродинамики.
Волшебство полета связано не с крыльями и перьями, а с птичьими костями. В отличие от костей млекопитающих, заполненных костным мозгом, кости птиц внутри полые, что делает их легчайшими на подъем. При этом у полых костей есть еще одно преимущество: они пористые. Кости птиц имеют полые сумки, которые наполняются воздухом независимо от легких, что позволяет птицам поддерживать огромную энергию, необходимую для подъема и взмахов крыльями. Форма птичьего тела обладает аэродинамической обтекаемостью – без единой лишней детали, у них нет даже зубов. Желудок птиц имеет железистый и мускулистый отделы, нужные для химической и механической переработки пищи.
Принцип полета у птиц остается неизменным, но взлетают они все разными способами. Гагара, крупная водоплавающая птица с острым клювом и гладкой темной головой, разворачивается под ветер и разбегается иногда до сотни метров. Сапсан, самая быстрая птица в мире, предпочитает прыгать с утеса или других возвышений, что позволяет ему развивать скорость свыше 300 километров в час. Колибри вспархивает вертикально, как вертолет. Но независимо от того, как птицы достигают неба, у всех них есть слой легких, гладких, сужающихся на конце перьев, которые, как крыло самолета, отвечают аэродинамическим требованиям.
Благодаря такому оперению воздух обтекает крылья сверху быстрее, чем снизу, создавая перепад давления, что как бы толкает птицу вверх. Когда птица опускает крылья, она создает большее давление воздуха под ними и меньшее над ними, тем самым наращивая подъемную силу. Поднявшись в воздух, птица ложится на восходящие теплые потоки, известные как термальные, но также пользуется и другими природными явлениями, например восходящими потоками, когда ветер встречается с преградой и поднимается. Чем меньше птица машет крыльями, тем больше энергии она сохраняет и дольше может парить в воздухе.
Осенью перелетные птицы понимают, что пришло то время года, когда пора отправляться в теплые края, где много пищи. Весной они возвращаются в места с более умеренным климатом. Из 10 тысяч видов птиц около 1800 видов следуют этой модели поведения. (Остальные виды птиц ведут оседлый образ жизни и остаются на одном месте круглый год.) Некоторые совершают свои путешествия как можно быстрее, тогда как другие предпочитают неторопливые, вальяжные перелеты. Птица дупель развивает скорость до 100 километров в час и покрывает более 6 тысяч километров за два дня. Малый веретенник летит на расстояние более 10 тысяч километров буквально на одном дыхании, без остановки на отдых и еду. Американский вальдшнеп, птица с довольно округлым телом и длинным прямым клювом, предпочитает неторопливую миграцию, совершая перелеты ночью на малой высоте. Иногда небольшие стаи вальдшнепов могут развивать приличную скорость – до 50 километров в час, но обычно они летят на сниженной скорости, едва достигая 8 километров в час. Медленнее не летает ни одна птица в мире.
Расстояния, которые преодолевают птицы во время миграции, тоже самые разные. Североамериканский голубой тетерев на зимние месяцы лишь поднимается на Береговые хребты, тянущиеся вдоль побережья Тихого океана, и поселяется там в горных сосновых лесах, питаясь иглами. К наступлению весны эти птицы, накопив силы для миграции, перелетают с гор вниз, где устраивают себе гнезда в земле и едят уже свежие листья и семена. Крошечные полярные крачки демонстрируют другую крайность: каждый год, летя зигзагами, они преодолевают более 70 тысяч километров между Гренландией и Антарктидой. Птичка весом не более ста граммов, менее всего, казалось бы, приспособленная к дальним перелетам, спокойно перескакивает с континента на континент, поскольку всегда точно следует воздушным потокам, и поэтому ей никогда не приходится лететь против ветра. Полярная крачка может прожить более тридцати лет, то есть расстояние, которое она преодолевает за свою жизнь, в совокупности равно трем полетам на Луну и обратно.
Как птицам удается такая точность? На этот вопрос есть несколько вариантов ответов. Ученые подозревают, что птицы с рождения умеют определять местность, так как в них генетически заложена программа ориентирования по солнцу и звездам. Кроме того, микроскопическое количество железа, присутствующее в ушах птиц, может взаимодействовать со зрительными нервами, что помогает определять магнитный меридиан. Еще один важный инструмент навигации – это клюв. Считается, что птицы обладают своеобразной обонятельной картой, помогающей им находить путь по запаху. И наконец, тройничный нерв, проходящий в клюве, улавливает напряженность магнитного поля, позволяя перелетным птицам чувствовать, как далеко они находятся от полюсов Земли.
Магнитное поле Земли довольно слабое, около сорока миллионных долей тесла, – сравните с магнитно-резонансным томографом, который излучает до трех тесла магнитной индукции. Существуют некоторые предположения, что у птиц есть встроенный внутренний компас, состоящий из светочувствительных соединений, известных как фотохимические элементы. Когда они вступают в контакт со светом, то становятся восприимчивыми к малейшим изменениям магнитных полей, что в теории обеспечивает птицам ориентацию на основе их восприятия света. Этим можно объяснить, почему птицы сбиваются с пути, находясь рядом с высоковольтными линиями и коммуникационным оборудованием. Немецкие зоологи недавно предположили, что птицы «видят» магнитные поля с помощью фотохимических элементов в своем правом глазу. Взаимодействуя с левым полушарием, элементы синтезируют светлые или темные тени на основе магнитных полей Земли, по сути создавая легко читаемую карту передвижений до места назначения.
Некоторые птицы, видимо, ориентируются по небу. Они освоили искусство астрономической навигации намного раньше человека, который изобрел солнечные часы три с половиной тысячи лет назад, а секстант – всего лишь 300 лет назад. В начале 1950-х годов ученые предположили, что многие виды птиц пользуются солнечным компасом. Наблюдая за специально отобранными европейскими скворцами – красивыми птицами с глянцевыми черными перьями, – исследователи обратили внимание, что они корректирует свои маршруты, ориентируясь на положение солнца на небе. Дальнейшие исследования показали, что птицы умеют учитывать свои внутренние циркадные ритмы[7] и это позволяет им в течение дня подстраиваться к движению солнца. Современные люди, чтобы узнать, который час, и выяснить свое местоположение, нуждаются в айфонах и смартфонах, тогда как скворцу – и многим другим перелетным птицам – довольно лишь мельком взглянуть на солнце и точно определить, в каком месте планеты они находятся.
Домашние голуби обладают еще более совершенными навигационными способностями. Они могут развивать скорость до 150 километров в час и находить путь даже за сотни километров от дома. Люди давно оценили замечательные голубиные способности. Мало известно, как птицы добиваются этого, но, по версии современных орнитологов, домашние голуби способны запоминать сверхзвуковые характеристики окружающей среды и потому всегда успешно возвращаются домой «на слух». «С помощью звуков они представляют себе окружение своей голубятни, подобно тому как мы узнаем свой дом, используя зрение», – говорит геофизик Джон Хэгструм, изучающий свойства голубей[8].
Сентябрь 1918 года, конец Первой мировой войны. Пятьсот американских солдат оказались в ловушке у подножия холма и находились под непрерывным огнем немцев. В течение дня их батальон сократился до двухсот человек. Хуже того, американская артиллерия, дислоцированная за много километров от холма, ошиблась, когда определяла положение немцев, и регулярно отправляла снаряды в сторону своих. Не имея возможности наладить радиосвязь, атакованные со всех сторон американцы отправили в свою артиллерийскую часть двух голубей с мольбой прекратить бить по своим. Но птиц почти сразу сбили немецкие снайперы. В распоряжении майора Чарльза Уиттлси остался последний почтовый голубь – восьмилетняя Шер Ами. Он закрепил на ее лапке отчаянное послание артиллеристам: «Ради всего святого, прекратите огонь!» Как только голубка взмыла в небо, ее ранили в грудь, лапку и глаз, и тем не менее Шер Ами набрала бешеную скорость и долетела до огневой точки, преодолев 40 километров за 25 минут. Американская артиллерия прекратила огонь, и батальону удалось укрыться на территории союзников. Благодарные военные медики залечили раны Шер Ами и сделали для ее искалеченной лапки деревянный протез. Голубку отправили домой под личным присмотром командующего Американскими экспедиционными силами генерала Джона Першинга. За военные заслуги и спасение солдатских жизней Шер Ами была награждена французским Военным крестом и Золотой медалью Американского общества почтовых голубей. Чучело голубки хранится в Смитсоновском институте в Вашингтоне.
Необыкновенные способности голубей до сих пор остаются научной загадкой. Но есть птицы, о которых хорошо известно, что они ориентируются с помощью зрения – совсем как люди. Возьмем, например, сову. Если у большинства хищных птиц глаза расположены по бокам головы, то у совы глаза смотрят вперед, что позволяет ей гораздо лучше видеть при слабом освещении во время ночной охоты. Правда, глаза совы крепко зафиксированы в глазницах, поэтому, не имея возможности вращать ими, как это делает человек, она постоянно вертит головой. Благодаря четырнадцати шейным позвонкам (у человека их всего семь) сова способна поворачивать голову на 270 градусов. По сравнению с нашим зрением – ее намного острее.
Совы очень различаются по величине, например, длина тела сыча-эльфа едва достигает 14 сантиметров, и весит он не более 44 граммов, а размер евразийского филина – почти 75 сантиметров при весе 5 килограммов. У сов, как и у людей, бинокулярное зрение, то есть они способны четко видеть одновременно обоими глазами одно трехмерное изображение предмета. Тем не менее до недавнего времени ученые не верили, что мозг совы способен воспринимать большие объемы визуальной информации, например находить движущуюся цель на меняющемся фоне. Это требует высокой степени зрительной обработки, отмеченной ранее только у приматов. Однако новейшие исследования показывают, что совы и другие хищные птицы воспринимают мир почти совсем как люди. Израильские ученые провели эксперимент с обыкновенными сипухами: на головы сов, когда те наблюдали за движением черных точек на сером фоне, прикреплялись камеры, которые фиксировали, сколько времени нужно этой птице для измерения перемены направления целевой точки, движущейся в другом направлении. Оказывается, сипуха способна выделять и распознавать отдельные смысловые объекты на сложном фоне, например мышь, бегущую по полю в ветреную погоду, или птицу, отбившуюся от своей стаи, – что показывает высокий уровень развития мозга совы.
Теперь мы уже точно знаем, что птичий мозг гораздо сложнее, чем считалось прежде. Как показали недавние исследования, мозг птиц содержит гораздо больше клеток, чем у большинства млекопитающих, а их способности к решению сложных задач сравнимы со способностями приматов. Овладев новыми научными данными о птицах, мы можем с уверенностью говорить, что в скором времени выражение «птичьи мозги» перестанет быть оскорбительным и станет вполне лестным.
ДЕЙСТВИТЕЛЬНО ЛИ СЛЕПЫ ЛЕТУЧИЕ МЫШИ?Вопреки распространенному мифу, летучие мыши отнюдь не слепы. Существует более 1300 видов летучих мышей, и каждый имеет свои повадки и пищевые пристрастия. Одни предпочитают цветы, другие едят насекомых. У каких-то видов плохо развито зрение, а у некоторых, как у длинноязыкого листоноса, крошечного обитателя Центральной и Южной Америки, есть особые зрительные рецепторы, позволяющие им видеть цвета дневного света и даже различать ультрафиолетовый свет. И хотя многие виды летучих мышей могут видеть не хуже, а иногда и лучше людей, они все-таки преимущественно ночные существа, которые охотятся с помощью своих эхолокационных способностей.