Чудо-компасы

По шуму волн? Но ведь цапли живут за тридцать — пятьдесят километров от океана.

По фазам луны?.. Но ведь они летят и в непогоду, когда луны не видно.

По атмосферному давлению? Колебанию магнитного поля? По показаниям своих лунных биологических часов, которые, возможно, работают вне зависимости от внешних обстоятельств?

Пока существуют лишь предположения и идут споры.

Своеобразна жизнь в приливно-отливной зоне — «литоралью» зовут ее ученые.

Регулярно, дважды в день, меняются условия существования: температура воды, ее состав, соленость, давление. И там, где только что была водная масса, вдруг оказывается суша, а через некоторое время — опять вода. Многим обитателям литорали приходится жить жизнью то водного животного, то наземного.

За много тысячелетий у обитателей литорали выработался собственный режим, приуроченный и к смене дня и ночи, и к смене приливов и отливов.

Пришло время приливной волне уйти — и плоский червь пленария торопится зарыться в песок. А опоздает — и окажется в зобе какой-нибудь прожорливой птицы. Из зоба же живым не выбраться, и это известно каждому.

Как только прилив достигает высшей силы, устрицы раскрывают пошире створки своих раковин, чтобы получить нужную порцию пищи. При отливе же прикрывают их. Проще всего предположить, что устрицы чувствуют увеличение давления воды и это руководит их поведением. Однако, оказавшись в лабораторных условиях, где давление не меняется, устрицы продолжают закрывать свои раковины в соответствии с приливно-отливным циклом.

Многие обитатели литорали подчиняются двум ритмам — солнечному и приливно-отливному, но, пожалуй, нагляднее всего это обнаруживается на поведении манящего краба.

Забавное животное этот манящий краб!

Природа наградила его одной малой клешней, одной большой и двумя биологическими часами, которые работают так, что можно по ним определять смену дня и ночи, приливов и отливов.

Сидит себе в норке манящий краб и держит свою огромную клешню, прижимая ее к тому месту, где у него был бы подбородок, будь он человеком, и тихо поскрипывает этой клешней.

Смотрят на него люди, улыбаются и дают ему разные прозвища.

Русским кажется, что краб гостеприимно приглашает к себе: идите, мол, все сюда ко мне в гости! Я вас не трону. Я добрый.

Но глупа будет рыбешка, вздумавшая принять это приглашение. Этой же огромной клешней совсем уж не гостеприимным движением краб расправится с ней.

Манящим крабом прозвали его русские.

Ну, а англичане и американцы находят в нем сходство с уличным скрипачом: дескать, и держит он клешню, как скрипач скрипку, и поскрипывает музыкально. Правда, ему далеко до Паганини, но нельзя же ждать невозможного искусства от какого-то крабьего исполнителя!

Крабом-скрипачом прозвали его англичане.

Манящий краб питается тем, что остается в литорали после того, как ушла приливная волна, поэтому он оживлен и даже суетлив в часы отлива и неподвижен во время прилива. Выходит, деятельность его подчинена приливно-отливному ритму или лунному ритму.

Окраска же его зависит и от смены дня и ночи, и от приливов и отливов.

С рассветом краб темнеет — это помогает ему скрываться на фоне темного песка, а после заката быстро светлеет — становится серебристым.

Это сказывается солнечный ритм.

Однако максимум потемнения каждый день наступает на 50 минут позже — при наиболее низком отливе и при наиболее высоком приливе. Это сказывается приливно-отливной цикл — равный 12,4 часа.

Манящих крабов помещали в темные камеры, и крабы месяцами продолжали в положенное время менять свою окраску.

За месяц жизни в искусственных лабораторных условиях крабы ошибались в отсчете приливов и отливов, рассветов и закатов лишь на считанные минуты.

И тут возникает вопрос: есть ли у манящего краба какие-нибудь особые органы, которые отсчитывали бы время — одни лунное, а другой солнечное?

Или, может, время замеряется каждой клеткой организма в отдельности?

Оркестр часов

До сорока разных мудреных процессов в организме человека подчиняются суточному циклу — каждая железка в положенное время в положенном количестве выделяет свой секрет, столь нужный для успешной работы других органов. И хотя у каждой из них есть собственный ритм, свои часы-хронометры, все они подчиняются главному ритму.

Плохо бывает человеку, если это сложное расписание нарушается.

Прилетел человек из дальневосточной тайги в Москву. Обрадованная жена, предоставив ему полчаса на то, чтобы переодеться и сбрить свою ужасную бороду, тащит его в Большой театр на балет «Лебединое озеро».

Рад человек: теперь-то уж он насладится этим благом цивилизации!

Взмывает занавес. Раздаются первые такты музыки, человек поглаживает то место, где только что росла борода, усаживается поудобнее и приготавливается слушать. Но что это? Веки его становятся тяжелыми-претяжелыми. Тщетно человек таращит глаза на сцену, потом на люстру, потом на жену — глаза его закрылись и таежный храп присоединяется к нежному голосу скрипки, которая как раз в тот момент рассказывает о том, что творится в любящем сердце Принца.

Позор! Вы же не в тайге, а в театре, дорогой товарищ!

А дорогой товарищ ничего поделать с собой не может.

Так сказалась разница во времени — ведь сейчас в Москве только восемь часов вечера, а в дальневосточной тайге уже два часа ночи.

Но это только начало бед.

Когда наступает настоящая ночь, человеку не спится. Есть ему хочется не за обеденным столом, а во время заседания. Несколько дней подряд человек чувствует себя больным, хандрит, раздражается.

Да, трудно приспосабливается организм к новому ритму дня и ночи.

Впрочем, ничего удивительного в этом нет. Все сорок процессов вышли из графика. Одной желёзке нужно несколько дней, чтобы перестроить свой хронометр, другой достаточно двух часов. Перестроилась железка на новый лад, исправно посылает в организм свой секрет, а тот орган, для которого этот секрет предназначен, еще не готов принять его, этот орган, видите ли, еще только раскачивается и живет по старому расписанию.

Плохо чувствует себя организм, у которого внутренние хронометры заработали вразнобой. Недаром спортсмены проигрывают на чужих стадионах чаще, чем на родных.

Медики говорят: одной из причин, вызывающих страшную болезнь — рак, является расстройство биологических ритмов.

И многие провалы на экзаменах тоже происходят только из-за того, что внутренние часы стали работать невпопад.

Готовится, готовится какая-нибудь девчушка к экзаменам и до того доготавливается, что день для нее превращается в ночь, а ночь в день, так что, когда она оказывается перед экзаменационным столом, ее биологические ритмы отбивают такой джаз, что нужно удивляться, как она еще сидит на стуле, а не лежит на полу в глубоком обмороке.

И, может, человек потому уходит обновленным с танцев или с музыкального концерта и рота солдат потому забывает про усталость, едва заиграл духовой оркестр, что музыкальные ритмы наводят порядки в хаосе биологических ритмов организма.

Много в этой проблеме неотвеченных вопросов.

И вот один из них.

Есть ли в организме дирижер или хотя бы главная скрипка, метроном, который устанавливает все ритмы и пресекает всякое самоуправство?

Или же этот оркестр ритмов больше походит на цыганский хор, где каждый исполнитель тянет что-то свое, всякий раз новое, неожиданное, не заученное, не запланированное нотами, подчиняясь не общему ритму, а больше полагаясь на собственное вдохновение и настроение? На хор, в котором, хотя и царит неразбериха, способная привести в ужас любого профессора консерватории, все же отдельные ритмы сложены в гармоническое целое, хотя и неожиданное?

Те, кто считает, что оркестр биологических часов больше походит на симфонический оркестр со своим строгим дирижером, который взмахами палочки показывает, когда какой инструмент должен начать свою партию, ссылаются на опыты с тараканами.

Недавно у таракана удалось обнаружить «дирижера» — его центральные биологические часы.

Неприхотливое создание таракан. И даже когда он теряет голову не в переносном, а в самом прямом смысле, это обстоятельство не очень удручает его. Он будет продолжать свою кипучую тараканью деятельность и без головы. Это людям нужны головы, а таракан и без головы обойдется, раз он таракан!

Выяснено: несколько клеточек, находящихся в крохотном мозгу таракана, заведуют его чувством времени.

Эти клеточки можно изъять хирургическим путем, и тогда таракан становится самым безалаберным существом на свете — он даже не знает, нужно ли ему идти спать или лучше отправляться на поиски тряпок, мыла, зубной пасты и прочих тараканьих деликатесов.

Если взять таракана и поместить в камеру, где свет горит ночью, а днем полная темнота, то через некоторое время таракан привыкнет к новому распорядку.

Если теперь у этого таракана изъять клетки-часы и пересадить их нормальному таракану, который бродит и шуршит вместе с остальными собратьями, то этот второй таракан станет спать ночью, а днем бодрствовать.

Ученые, которые считают, что оркестр часов больше походит на вдохновенный цыганский хор, заявляют: таракан настолько примитивен, что у него нет никакого дирижера, ибо нет оркестра. Есть единственный солист — это те самые четыре клеточки, которые заведуют единственным тараканьим ритмом, настроенным на смену дня и ночи. Ну, а раз так, то опыт с тараканом ничего не доказывает. Лучше вдуматься в результаты другого эксперимента.

Если отрезать кусочек ткани от еще не умершего органа какого-нибудь животного и поместить его в питательную среду, то ткань будет жить по ритму, присущему этому органу. И в этом случае ткань исполняет свою ритмическую партию без ошибки, хотя и изолирована от сигналов дирижера.

Как определяет время клетка? Так же, как песочные часы, — по тем изменениям, которые происходят в ней самой? Или же как солнечные часы, которые отмечают сигналы времени, поступающие из внешнего мира?

Единого мнения тут тоже нет.

Когда крабов и их потерянные клешни помещали в камеры, где внешние условия неизменны, то и крабы, и их клешни продолжали менять окраску, подчиняясь прежнему ритму. Выходит, внутренние процессы следили за ходом времени, а не внешние, так как внешних сигналов не поступало.

А может, сигналы поступали, но мы о них не имеем представления?

Крабы не были изолированы от сил притяжения — гравитационных сил. Может, они почувствовали изменение гравитационного поля, связанного с появлением луны, как ощущает это океан, создавая приливную волну?

Календари не отрывные, однако…

Земля несется вокруг Солнца, и на ней проходят чередой четыре времени года: зима, весна, лето, осень. Организмы подчиняются этому ритму точнее, чем мы предполагаем.

Особенно точными должны быть дальние мигранты: чтобы ориентироваться в полете по небесным светилам, надо знать и час и день. И если бы ваш приятель капитан, оказавшись в шлюпке в просторах океана, забыл бы день месяца, то не привел бы он ее в порт назначения.

Следят ли за календарями наши пернатые путешественники? И как определяют они сроки отлетов и прилетов, гнездования и линьки?

Многие птицы — впрочем, как и другие существа — соблюдают календарные сроки довольно пунктуально: сроки прилетов и отлетов, гнездования и линьки.

В Калифорнии днем весны считают 19 марта — в этот день прилетают из Южной Америки ласточки.

Стрижи тоже любят точность — в Ленинград они прилетают обычно 15 мая, в Подмосковье — 17 мая.

Дальние мигранты прибывают поздно и улетают рано. Они соблюдают календарные сроки точнее, чем ближние мигранты, которые и прилетают рано, и улетают поздно, и летят недалеко. Ближним путникам ориентироваться по солнцу и по звездам не надо — они могут найти дорогу и по земным ориентирам. Сроки прилета и отлета ближних путников больше зависят от капризов погоды.

Однако как же дальние путешественники узнают, что пора отправляться на юг?

Или время лететь на север?

Небось вы уже думаете: «Очень просто. Становится все холоднее и холоднее — вот птицы и летят на юг. И прилетают к нам они не раньше, чем на месте возникнут условия для их существования».

Логично! Прекрасно! И это утверждение для всего вида, в общем, правильно.

Это верно, что грач не прилетит, пока на месте его гнездования не появятся проталины — погибнет грач-новатор, вздумавший прилететь раньше других. Поэтому-то и наступают грачи в северном направлении с такой же скоростью, с какой отступает снег — приблизительно пятьдесят пять километров в сутки.

И кукушке нечего делать в местах, где ее любимая, самая лакомая гусеница не достигла положенного размера.

Все это так… Однако это объяснение недостаточно для каждой отдельной особи и для каждого отдельного года.

Вдумайтесь…

А как грачи узнали за сотни километров, что на родине уже появились проталины? Кто сообщил кукушке, что гусеницы достигли нужных размеров?

Вы скажете: «Они почувствовали тепло на расстоянии и прилетели».

Но ведь тепло распространяется по прямой, а поверхность Земли кривая. Не почувствует птица, тепло или холодно в месте, которое находится от нее в сотнях и тысячах километров.

Дальние путешественники прилетают, не сообразуясь с теплом. Им все равно, какая погода на месте прилета; им важнее прилететь в нужный день. А погода — она сегодня плохая, а завтра хорошая. Разве в погоде дело, когда уже лето на носу?

Да, это верно, что птицы улетают на юг, спасаясь от холода и голода. Но это верно только в самом общем, большом масштабе.

Кулики появляются в умеренных широтах в больших количествах, когда местные птицы уже вскармливают птенцов. И песочники и ржанки улетают на зимние квартиры, когда в местах их гнездования еще не наступили самые теплые дни и запасы пищи только прибывают.

Зимует северная птица где-нибудь в тропическом лесу, в Южной Америке, или в Африке, или в Индии. Пищи сколько угодно, погода круглый год почти одинакова. Ночь почти не удлиняется, не укорачивается, день тоже, а птица вылетает точно в положенное время на север, ибо откладывать отлет ей резона нет. А то прилетит она, когда и места хорошего для гнезда не найдется, да и детишек не успеет выкормить.

Нет, не по температурным изменениям узнает птица, находясь в центре Африки, что в далекой северной тундре уже скоро начнет таять снег.

В те не очень далекие времена, когда еще не издавались отпечатанные типографским способом отрывные и прочие календари и не передавались по радио последние известия, люди узнавали календарные сроки по изменениям, которые происходили в окружающей природе.

Конечно, проще всего было высунуть голову из пещеры и посмотреть — не пошел ли снег?