Иные чувства, иные миры

ГЛАВА ЧЕТВЁРТАЯ Восприятие поляризованного света

ДАВАЙТЕ ПРЕДСТАВИМ себе существо, которое покидает свое жилище в поисках ежедневной порции пищи. Оно движется зигзагами, петляет, кружит, снуёт взад-вперёд по кормовой территории, где ландшафт изобилует таким количеством и таким разнообразием особенностей, что человек, без сомнения, заблудился бы на нём. Найдя и собрав, наконец, немного пищи на значительном расстоянии от отправной точки и потратив на это значительное время, это существо не испытывает необходимости повторять свой путь в обратном направлении, а разворачивается и без помощи каких-либо приборов, пользуясь исключительно своим чувством направления, находит путь домой, безошибочно двигаясь по прямой линии.

Чтобы повторить этот подвиг, человеку потребовались бы компас, секундомер, интегрально-векторное счисление, поляриметр и, возможно, портативный компьютер. Без этих вспомогательных средств такое достижение было бы невозможным. Однако на Земле есть живые существа, обладающие этой способностью: например, пчёлы и муравьи, с их невероятно маленьким мозгом, меньше просяного зёрнышка, ежедневно делают это всю свою жизнь.

Давайте понаблюдаем за пчелой или муравьём и проследим за ними шаг за шагом, чтобы точно увидеть, что они делают. Покидая свой улей или муравейник, насекомое считывает углы пути, которым оно следует, относительно солнца. Для этого ему не нужно следить за направлением своего движения и сознательно производить вычисления, как это сделали бы мы. Оно обладает чувством, которое автоматически запоминает информацию о направлении и мгновенно вычисляет углы и расстояния, подобно тому, как мы распознаём цвет, не определяя его длину волны, яркость или положение в спектре всякий раз, когда его видим; у него, скажем, зеленоватый или голубоватый оттенок, который мы видим и отмечаем для себя. Аналогичным образом для насекомого положение относительно солнца является распознаваемой характеристикой.

А как насекомое находит дорогу в пасмурный день? Очевидно, что такое сложное чувство не могло бы существовать без вспомогательных механизмов. Для пчелы (чтобы упростить нашу задачу, приведём лишь один пример) одним из таких механизмов является природа её глаз. Наши глаза, в каждом из которых есть всего лишь один хрусталик, воспринимают объекты и направляются на них при помощи световых волн, которые, испускаемые солнцем, совершают колебания во всех направлениях. В то же время у пчелы состоящий из множества фасеток глаз со своими 6300 линзами воспринимает объекты в поляризованном свете, так что картинка, фиксируемая её мозгом, представляет собой сочетание всех этих изображений или их частей, которые одновременно сообщают нужные пчеле углы направления.

Мы не можем точно сказать, каков на самом деле сенсорный опыт пчелы. Поляризованный свет получается, когда солнечный свет рассеивается атмосферой земли, после чего его волны совершают колебания только в одной плоскости. Из-за этого одни фасетки глаза пчелы будут видеть полное изображение, другие — частичное, а какие-то вообще не будут видеть объект.

Линзы фасеток (или омматидиев) пчелиного глаза сами по себе не обладают поляризующей способностью. В глубине под каждой линзой расположены образования, лежащие бок о бок, но в каждом омматидии под своим особым углом. В зависимости от этих углов поляризованный свет либо достигнет зрительной клетки в его основании, либо будет частично или полностью перекрыт.

Далее мозг пчелы производит собственные расчёты, скажем так, координируя эти изображения и выдавая полезную для пчелы информацию, то есть, не только изображение объекта в соответствии с потребностями пчелы (изображение не является фотографическим, как у нас, но включает необходимые элементы окружения), но также и угол, под которым находится солнце по отношению к направлению полёта пчелы.

В ясные дни пчела накапливает знания об объектах в окружающей её среде и сохраняет их в памяти. Эта память служит пчеле чем-то вроде морской карты, поэтому в пасмурный день ей нужен всего лишь небольшой клочок голубого неба, обеспечивающий угол обзора не более 10-15 градусов. Небольшого количества поляризованного света, падающего с этого участка, будет достаточно, чтобы пчела смогла определить координаты по своей встроенной «морской карте».

Чтобы в полной мере оценить масштаб достижений пчелы или муравья по нашим меркам, мы должны помнить, что с каждым новым поворотом и разворотом в своих поисках, с каждым новым направлением, которое они выбирают, они автоматически записывают новый угол по отношению к своему ранее беспорядочному направлению движения. Разумеется, для каждого нового выбранного направления их мозг должен вычислить произведение угла по отношению к солнцу на продолжительность данного конкретного этапа пути, а затем сложить все эти суммы и разделить результат на общее время в пути. Таким образом насекомое может получить средний угол к направлению источника света.

Таким образом, когда полёт пчелы подходит к концу, всё, что ей нужно сделать, — это развернуться в обратную сторону и следовать курсом, соответствующим среднему углу, в обратном направлении. По сути, это выглядит так, словно в мозге пчелы есть магнитная лента, которая постоянно фиксирует информацию об окружающей среде и может воспроизводить собранную информацию в вычислительной машине, которая перерабатывает данные и мгновенно выдаёт решения.

Каким бы чудесным это всё нам ни казалось, это ещё не всё. Помимо врождённых вычислительных способностей, пчела также обладает невероятной для такого маленького существа памятью. Она запоминает задания и выполняет их в правильной последовательности. Если пчела получит некий опыт, связанный с цветом (например, капля подслащённой сахаром воды на цветном блюдце), всего три раза подряд, она будет помнить его в течение двух недель. Если она обнаружила какое-то конкретное место, где есть пища, оно останется в её памяти на шесть-восемь дней.

Ещё более фантастично то, что она обладает способностью удерживать в памяти путь солнца по небосводу и его угловую скорость. Мы знаем это, потому что, когда пчела возвращается в свой улей и сообщает о местонахождении запасов пищи своим соседям по улью с помощью виляющего танца, она иногда продолжает исполнять это коммуникационное движение на протяжении двух-трёх часов, чтобы все пчёлы, вернувшиеся в улей в течение этого времени, могли получить эту информацию. На более поздних этапах этого представления пчела, делящаяся новостями, корректирует угол движений своего танца, чтобы компенсировать изменение положения солнца, которое произошло за это время.

Способность пчёл к обучению впечатляет. Они способны усваивать сигналы во всех известных сенсорных модальностях — не только в тех сенсорных модальностях, которые входят в наш репертуар, но и в своих собственных, которые превосходят наши. Они быстро учатся и могут справиться с множеством задач, которые зависят от подсказок, получаемых ими более чем от одного чувства одновременно. Некоторых пчёл научили проходить по относительно сложным лабиринтам, совершая до пяти последовательных поворотов в ответ на такие подсказки, как расстояние между двумя точками, цвет маркера и угол поворота в лабиринте. (Муравьи, кстати, способны на подобные подвиги.)

Зрение пчелы также во многом отличается от нашего. Благодаря форме глаза и множеству линз пчела может, как муха, видеть всё вокруг себя, не поворачивая головы. Поэтому, в отличие от человека, у пчелы нет слепого пятна, и никто не может подкрасться к ней сзади и застигнуть врасплох. Разумеется, глаза такого типа прекрасно подходят для жизни пчелы.

Хотя в некоторых отношениях зрение пчелы работает лучше, чем наше, в других оно уступает нашему. По нашим меркам пчела близорука. Она не видит чётких изображений. Даже крупные близкие к ней объекты кажутся ей слегка расплывчатыми — примерно такими же, какими увидел бы их без очков близорукий человек.

Зрение пчёл также отличается от нашего выбором изображений, которые оно фиксирует. Если бы мы могли видеть их глазами, то даже при отсутствии изменений в остальных наших органах чувств мир стал бы для нас совершенно неузнаваемым. Это был бы причудливый мир, в котором формы не существовали бы в том виде, в каком их воспринимаем мы, а проявлялись бы в виде фрагментарных узоров. Мы не смогли бы отличить закрашенный круг от закрашенного квадрата или треугольника. Все они выглядели бы одинаково.

С другой стороны, если бы формы перемежались с пустыми областями, как, например, крест, пустой квадрат, параллельные линии или Y-образная вилка, мы могли бы отличить их от закрашенных областей, но, опять же, не друг от друга. По-видимому, внимание пчелы привлекает количество границ, а не сплошные области различной формы, и это понятно, потому что зрение этого вида превосходно приспособлено для поиска пищи, спрятанной среди лепестков, тычинок и пестиков цветов.

Ещё пчела видит в иной части спектра, которая отличается от той, что видна нам. Её диапазон видимого света выходит за пределы нашего в фиолетовой части, но в направлении его красной части он простирается не так далеко, как наш. Когда мы смотрим на цветок малиновой расцветки, мы видим его в ином цвете, нежели пчела, глаза которой улавливают в его лепестках оттенки от синего до фиолетового, тогда как мы видим больше оттенков в области от красного до жёлтого. Кроме того, у многих цветков на внутренней стороне лепестков есть отметины, которые возникли в процессе эволюции, чтобы направлять насекомых к нектару. Некоторые из этих линий окрашены в цвета, которые мы можем видеть, но многие из них окрашены в ультрафиолетовые цвета, которые пчела может воспринимать, а мы — нет.

Карл фон Фриш описал цвета мира пчёл следующим образом: мир, где нет красного; где маргаритки, которые кажутся нам белыми, на самом деле голубовато-зелёные; где белые розы, цветки яблони, колокольчики и нарциссы переливаются совершенно разными цветами. Некоторые лепестки, писал он, приобретают свой прекрасный цвет благодаря отсутствию ультрафиолета; в других случаях его добавление — это источник скрытой от нас магии цвета.

Например, для нас жёлтые цветки желтушника левкойного, рапса и дикой горчицы едва различимы по цвету и форме, но пчёлы разбираются в этом лучше. Для них жёлтым оказывается только желтушник. Цветы рапса вдобавок отражают немного ультрафиолета, что придает им слегка пурпурный оттенок. Лепестки дикой горчицы отражают много ультрафиолета, поэтому в глазах пчёл они выглядят темно-малиновыми. Любой, кто смог бы взглянуть на мир глазами пчелы, был бы удивлён, обнаружив более чем вдвое больше видов цветов, чем могут увидеть наши глаза, не чувствительные к ультрафиолету, и с невиданными ранее украшениями.

Одна из возможностей, появляющихся из-за различий в восприятии или невозможности восприятия определённых частей спектра глазами разных существ, заключается в очень сложном эффекте маскировки. Например, для наших глаз и самец, и самка индийской павлиноглазки селены окрашены в светло-зелёный цвет и неотличимы друг от друга. Для своих врагов они едва заметны на фоне зелёных листьев, на которые садятся. Но сами павлиноглазки воспринимают ультрафиолетовый свет, и им самка кажется светлой, а самец — тёмным. Зелёный цвет также не является для них камуфляжем, поскольку они видят друг друга ярко окрашенными на фоне листьев, которые кажутся им серовато-зелёными.

Среди иных особенностей зрения, благодаря которым пчёлы видят мир иначе, чем мы, есть одна, в основе которой лежит частота слияния мерцаний. Это количество мерцаний в секунду, при котором последовательные изображения больше не воспринимаются как отдельные. Люди могут различить от 16 до 24 мерцаний в секунду. В фильмах, которые предназначены для того, чтобы показывать движущиеся изображения, частота «неподвижных» кадров составляет около 30 кадров в секунду. Пчела, которая способна различить 265 отдельных мерцаний в секунду до того, как произойдёт их слияние, увидела бы наши обычные фильмы такими же, какой мы видим лекцию с демонстрацией слайдов — как последовательность неподвижных фотографий. Таким образом, пчела может видеть объекты, движущиеся с гораздо большей скоростью, чем можем воспринять мы, прежде чем изображение окажется размытым или, в конце концов, невидимым.

И словно всего этого было недостаточно, в дополнение к двум глазам у пчелы есть ещё три простых глазка, которые функционируют как экспонометр камеры. Они фиксируют не изображение, а интенсивность света. Разумеется, мы, люди, также в некоторой степени имеем представление об интенсивности света, но поскольку у нас нет специально созданных эволюцией органов, которые могли бы непрерывно передавать нам точную информацию об этом, нам пришлось изобрести экспонометр, чтобы использовать его всякий раз, когда нужно точно измерить интенсивность света.

Излагая эту информацию об особых чувствах и органах чувств других существ, мы, естественно, можем выражать её только нашим собственным языком. Нам всегда приходится каким-то образом одёргивать свой разум, возвращая его к мысли о том, что, когда мы говорим о «видении» и «зрении», мы оперируем ментальным понятием, которое, безусловно, сильно отличается от того представления, которым могло бы обладать существо, наделённое разумом на уровне нашего собственного, но который обслуживали бы такие органы чувств, как у пчелы, если бы тема зрения обсуждалась на его собственном языке.

Из других чувств обоняние и вкус у пчелы, по-видимому, развиты примерно так же, как у нас, хотя некоторые вещества, которые мы считаем сладкими, кажутся им неприятными на вкус. (Разумеется, мы всегда должны помнить, что речь идёт о существе размером примерно с наш ноготь, обладающем нервной системой, организованной совершенно иным образом).

Если говорить о слухе, то у пчелы нет ушей, и она глуха к звукам, распространяющимся по воздуху, но обладает умеренной чувствительностью к звукам, передающимся через землю, которые доходят до неё в виде вибраций, распознаваемых органом в нижней части её ног[2]. Он реагирует на колебания частотой от 200 до 6000 циклов в секунду, что соответствует низкому и среднему диапазону звуков, которые воспринимаем мы.

Способность пчелы определять текстуру поверхности уступает таковой у человека. С другой стороны, она обладает некоторой способностью реагировать на магнитное поле Земли, которой у нас нет совсем. Кстати, нашим учёным до сих пор не удавалось обнаружить какой-то особый орган чувств, обеспечивающий это чувство, ни у одного из животных, которые им обладают, а ведь в их числе — многие перелётные птицы, мигрирующие рыбы и некоторые земноводные, и ещё эти насекомые.

Чрезвычайно хорошо развитое тепловое чувство, также составляющее часть пчелиной экипировки, позволяет ей распознавать изменения величиной всего лишь четверть градуса Цельсия. Благодаря этому острому чувству пчёлы способны кондиционировать свои ульи, взмахивая крыльями и поддерживая внутри постоянную «комнатную» температуру, чем они и занимаются.

Более того, пчёлы обладают способностью ощущать изменения концентрации углекислого газа в воздухе — это способность, которая нам совершенно не свойственна, — а также измерять изменения его влажности. Это последнее ощущение доступно и нам, но оно очень грубо в сравнении с тонкостью этого чувства у пчелы.

Пчёлы обладают превосходным чувством равновесия; более того, у них есть органы, воспринимающие силу тяготения, которые вдобавок отслеживают ускорение во время полёта. Эти органы представляют собой по-своему настолько сложные вычислительные механизмы, насколько это можно себе представить. Они состоят из волосяных пластинок на шее и ногах, сквозь которые прорастают гибкие щетинки, называемые сенсиллами, напрямую соединённые у своих оснований с сетью нервов.

При движении пчелы сгибание конечностей вызывает изменение давления на сенсиллу. Эта информация передаётся в нервную систему, которая, в свою очередь, направляет сложную картину распределения давления в информационный резервуар мозга, который далее автоматически вносит необходимые коррективы. Приборная панель гигантского реактивного авиалайнера уступает по сложности устройства крошечному тельцу пчелы!

Наивный наблюдатель, которому рассказали обо всех удивительных способностях пчёл, или который наблюдал их лично, мог бы задаться вопросом о том, зачем нам, людям, нужен относительно огромный размер нашего собственного тела, и даже мог бы почувствовать себя неполноценным, сравнивая наши собственные топорные сенсорные способности с утончённостью пчёл. Но само собой разумеется, что есть и другие области, в которых реакции высших животных превосходят наши.

Пчела может овладеть только теми навыками, которые не выходят за рамки её адаптации к окружающей среде. Хотя нам эти навыки кажутся удивительными, пчела не смогла бы без них обойтись. Не умея вычислить угол своего полёта по отношению к положению солнца во время своего путешествия вне гнезда, одновременно учитывая движение солнца по небу, она заблудилась бы, и её общество развалилось бы. Её потребность в каждом из своих органов чувств абсолютна, тогда как некоторым млекопитающим, даже если они перестают пользоваться каким-то из своих чувств, всё же удается выжить, хотя и с трудом. Пчелу нельзя обучить навыкам, которые ей не свойственны, но высших млекопитающих можно обучить всевозможным не свойственным им умениям — как показывают нам в цирке танцующие медведи, тюлени, держащие мяч на носу, шимпанзе, катающиеся на велосипеде, собаки, исполняющие сальто, и дельфины, которые достают дамские сумочки из глубин своего океанариума. Похоже, что все до последней адаптивные способности пчелы уже задействованы, тогда как у млекопитающих всё ещё есть значительные резервные возможности.

Более того, оказавшись в новой ситуации, пчёлы (или иные существа со сходными способностями) не могут перестроить воспоминания о своём опыте, чтобы выработать новые реакции. В экспериментах, проведённых нами лично, мы иногда наблюдали поведение муравьёв, которое выглядело примером человеческого разума. Однажды, наблюдая за тропами муравьёв, ведущими ко входам в их норы и обратно на вершине утёса, мы взяли травинки и маленькие прутики и положили их поперёк входов в их тоннели, или же вставили прямо в их отверстия, преграждая муравьям вход и выход.

Мы увидели, как первые прибывшие на место муравьи пытались сдвинуть эти препятствия, а затем, не сумев этого сделать, ушли собирать помощь. Десятки маленьких существ безуспешно пытались сдвинуть эти препятствия, но занимались этим недолго. Затем, спустя ещё некоторое время, к своему великому удивлению, мы увидели, как наши травинки втаскивают в проходы, пока они не исчезли из нашего поля зрения. Это выглядело так, словно, обнаружив, что сдвинуть их с места, вытолкнуть или унести не получается, они решили распорядиться ими получше, затащив их в свои гнёзда и разделавшись с ними уже там.

Сложно было бы найти что-нибудь, что больше походило бы внешне на поведение, связанное с анализом ситуации, и нам пришлось напоминать себе о том, что муравьи просто использовали доступные им ресурсы: они толкали, тянули и стремились сохранить проходы свободными. Те, кто толкал, не добились ничего, а тем, кто тянул, сопутствовал успех — но в результате проход оказался свободен, и мы сами, несмотря на все наши умственные способности, не смогли бы справиться с работой лучше, чем они.

С другой стороны, опять же, мы должны не только оценивать сенсорные способности отдельно взятой пчелы, муравья, осы или термита, но и рассматривать их в контексте социальной группы, частью которой является каждое из этих насекомых. У каждого из этих крошечных созданий есть мозг, соизмеримый с размерами его тела, а в его нервной системе генетически запрограммировано определённое количество поведенческих реакций — вероятно, столько, сколько могут поддержать имеющиеся в распоряжении нейроны.

Но органы чувств, которыми обладает насекомое, и удивительные адаптивные реакции, инициируемые его нервной системой, прекрасно согласованы не только с потребностями отдельно взятого существа, но, что ещё важнее, с потребностями его социальной системы как единого целого. Некоторые исследователи предположили, что отдельно взятое общественное насекомое, будь то пчела, муравей, оса или термит, на самом деле является не самостоятельным организмом, а скорее клеткой более крупного образования — колонии, улья, гнезда, муравейника, — поскольку способ его существования и та роль, которую оно играет, подчинены потребностям всей группы и фактически определяются ею; способ этого подчинения в значительной степени аналогичен таковому у субъединиц, или органов, целого организма.

Всё выглядит так, словно совместное присутствие определённого числа этих крошечных существ образует массу, обладающую собственным руководящим разумом — качеством, которое присутствует у единого целого, но отсутствует у какого-либо отдельно взятого существа или у суммы качеств их всех как отдельных особей. Этот совершенно новый эффект, являющийся характерным свойством их совокупного числа, невозможно предсказать по сумме качеств каждого из них[3].

Держа это всё в памяти, давайте отправимся в путешествие на планету, где восприятие поляризованного света заложено в основу разумной жизни, наряду с некоторыми особыми свойствами памяти. Такой тип восприятия вовсе не редкость на Земле. И совершенно нельзя исключать того, что его можно обнаружить и в других частях Вселенной.