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.
Горбатые киты, вероятно, компенсируют влияние внешних сил с помощью пространственной системы координат и ориентиров. Но каких именно? Вероятно, они, подобно многим другим животным, используют солнце в качестве компаса. Однако исследователи обнаружили, что, даже когда отдельные особи начинали свое путешествие в разных районах океана, с разной высотой и азимутом движения солнца, они придерживались одного направления. В других случаях животные, начинавшие миграцию с одного места, где солнце появляется в одной и той же точке на небе, выбирали разные курсы. Это значит, что киты использовали разные опорные ориентиры, чтобы определить свое положение. Если горбатые киты не могут ориентироваться только по солнцу, какую еще точку отсчета они используют? Тот же вопрос возникает при изучении навигационных способностей других животных. Разные виды используют для навигации солнце, звезды, луну, запахи, память и генетическую программу, но ни один из этих факторов не может объяснить, почему столько животных обладают способностью ориентироваться с такой удивительной точностью. В результате ученые, пытаясь объяснить самые сложные примеры миграции, такие как у горбатых китов и веретенников, переключили внимание на «простейший» уровень навигационного инструментария – магнетизм.
На протяжении десятилетий идея, гласившая, что животные ориентируются по магнитному полю Земли, отвергалась научным сообществом как лженаука. Затем, в 1958 г., молодому немецкому аспиранту поручили раз и навсегда опровергнуть эту теорию. Как отмечала историк науки Лиза Поллак, Вольфгангу Вильчко предложили воссоздать эксперимент, выполненный его коллегой, который поместил птиц в закрытое помещение, откуда не было видно ни солнца, ни звезд, но с удивлением обнаружил, что птицы не теряют способности ориентироваться. Объяснить это поведение можно было двумя способами: птицы используют магнетизм – или радиосигналы от звезд. Вильчко отдавал предпочтение гипотезе радиосигналов. Он поместил зарянок в стальную камеру, ослаблявшую магнитное поле Земли, и продержал там несколько дней, пытаясь сбить их внутренние часы. Но при проверке оказалось, что они по-прежнему прекрасно ориентируются. Когда же Вильчко менял направление магнитного поля, птицы меняли направление, в котором пытались улететь. Вильчко вместе со своей женой и коллегой, Росвитой, пришел к выводу, что зарянки, словно с помощью некоего компаса, определяют инклинацию, магнитное наклонение – угол между магнитным полем и земной поверхностью, – и выполнил десятки экспериментов, чтобы это доказать. Тем временем появились другие исследования, показавшие, что магнитное поле чувствуют также акулы, скаты, саламандры, улитки и даже пчелы. В начале 2000-х гг. ученые продемонстрировали, что магнитный компас используют еще 17 видов перелетных птиц, в том числе почтовые голуби.
Представление о том, что животные обладают биологическим компасом, который способен «читать» магнитное поле Земли, теперь превратилось в самое многообещающее объяснение навигации животных. Способностью ориентироваться в магнитном поле обладают не только виды, известные длинными маршрутами миграции, но и практически все животные, которых исследовали ученые. Карпы, плавающие в аквариумах на рыбных рынках Праги, стихийно выстраивались по оси север – юг. Точно так же поступают тритоны в минуту отдыха и собаки, когда приседают облегчиться. Лошади, коровы и олени располагают туловище в направлении север – юг, когда пасутся, – но не под линиями электропередачи, которые искажают магнитное поле. Рыжая лисица почти всегда бросается на мышь с северо-востока. Вероятно, у всех этих видов животных имеется некая органелла, которая работает как магниторецептор, реагирующий на магнитные волны подобно тому, как ухо реагирует на звук, а глаз – на свет.
По мере того как в XX в. множилось число примеров видов животных, обладающих такой способностью, магнитная теория навигации получала все большее распространение. Может ли биологический компас, использующий магнетизм, объяснить способность к навигации таких животных, как горбатые киты?
