Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS

Доказано, что бабочки монархи, ящерицы, креветки, омары, каракатицы, сверчки, радужная форель, а также многие виды перелетных птиц используют поляризованный свет в качестве компаса. Но какова природа этого явления? Конвергентная эволюция – одинаковое направление естественного отбора у разных видов? Или общий древний механизм, присутствовавший у далеких предков и переживший многие эпохи?

Одни животные ориентируются по солнцу, другие по звездам. Известно, что африканский жук-навозник ориентируется по солнцу и луне, но в 2012 г. ученые с удивлением обнаружили, что это насекомое способно находить дорогу даже безлунной ночью. Исследователи выпускали жуков с их навозными шариками в огороженное пространство, которое ограничивало визуальные ориентиры на ночном небе, и снимали движение насекомых на видео. Было совершенно очевидно, что жуки ориентировались и в отсутствие луны, а это значит, что для нахождения пути они использовали звезды. Но как? Яркости большинства звезд, отметили ученые, недостаточно для того, чтобы их заметили глаза жука. Но, после того как жуков принесли в планетарий, стало ясно, что они ориентируются по яркому свечению Млечного Пути. По звездам находят дорогу сверчковые квакши, пауки из пустыни Намиб и совка ленточная большая – ночная бабочка. Некоторые виды птиц, в том числе американский зяблик, мухоловка-пеструшка и славка-черноголовка, по всей видимости, ночью следуют за Полярной звездой: она играет для них роль центра вращения.

Но, даже если мы знаем, какие механизмы используют животные, их точность зачастую находится за пределами понимания ученых. Например, часы многих видов животных гораздо точнее биологических часов человека. Достаточно всего лишь двадцати четырех часов без солнца, чтобы рассогласование наших циркадных часов с действительным временем составило в среднем 60 минут. Для пчелы такая неточность станет настоящей катастрофой. Пятнадцатиминутное рассогласование, объясняет Гулд, может привести к ошибке ориентации пчелы в 10 градусов, что даже на небольших расстояниях выльется в ошибку определения места в несколько метров. Для перелетных птиц, мигрирующих на большие расстояния, таких как малый веретенник, подобная неточность смертельно опасна. Каждую осень эти птицы покидают свои гнездовья на побережье Аляски и направляются на юг, в теплые края. Рациональный маршрут пролегает вдоль континентальной дуги Азии к восточному побережью Австралии, где много ориентиров и мест отдыха по пути. Но малый веретенник летит над безбрежными просторами Тихого океана. За восемь дней и ночей птицы преодолевают больше 10 тысяч километров над пустынными водами, прежде чем прибыть в Новую Зеландию. Если они ошибутся даже на несколько градусов, то отклонятся от курса на сотни километров, не попадут к местам кормежки и гнездовий – и погибнут от голода.

Каждый год горбатые киты мигрируют в открытом океане на расстояние, превышающее 15 тысяч километров. Эти млекопитающие весом 40 тонн перемещаются не по прямой, с севера на юг и обратно; киты возвращаются в те места, где они родились и были выкормлены матерями, что требует исключительных навигационных способностей.

Не так давно группа исследователей под руководством Тревиса Хортона из Университета Кентербери показала, насколько точна навигация у китов, в течение семи лет регистрируя с помощью спутников передвижение шестнадцати помеченных особей. Выяснилось, что большую часть пути киты придерживаются неизменного курса, отклоняясь от него не больше чем на один градус. Этот момент стоит объяснить подробнее. Люди могут придерживаться заданного направления, но только при наличии ориентиров, которые позволяют оценить наше продвижение и скорректировать курс. Без такой корректировки мы, сами того не замечая, начинаем описывать круги. Например, исследователи Ян Суман и Марк Эрнст из Лаборатории биологической кибернетики Института Макса Планка обнаружили, что склонность описывать круги особенно выражена у слепых людей. Если человеку завязать глаза, он начинает ходить кругами диаметром около двадцати метров; это происходит даже тогда, когда испытуемый думает, что идет по прямой. Горбатые киты плывут по маршруту, «прямому как стрела»[86] не просто на кратких участках, а многие тысячи километров, причем несмотря на природные факторы, которые могли бы сбить их с верного пути. По пути им встречаются штормы, сильные морские течения, отмели, глубоководные впадины, подводные горные хребты и так далее, днем и ночью, и тем не менее они отклоняются от курса не больше чем на один градус.