Тайны инстинкта

Итак, внутренние механизмы, т. е. те материальные процессы, которые определяют основные влечения организма, играют чрезвычайно важную роль в формировании инстинктов.

Вместе с тем возникает вопрос, всегда ли только внутренние механизмы определяют инстинктивное поведение?

Многочисленные примеры показывают, что это не так. Немаловажное значение в формировании инстинкта играет внешняя среда. Что же в эволюционном развитии явилось первичным в механизме инстинкта, внешние или внутренние факторы?

Для того чтобы ответить на этот вопрос, обратимся к более низким формам целенаправленного поведения - тропизмам.

У истоков инстинктов. Тропизмы

Совершают ли растения целенаправленные действия? Да, совершают. Но их действия, или лучше сказать, перемещения целиком определяются факторами внешней среды. Растения не имеют своих внутренних механизмов поведения, благодаря которым они смогли бы противопоставить себя, внешней среде.

Всем хорошо известно, как поворачивается подсолнечник К Солнцу, а водные цветы, наоборот, раскрываются с его заходом.

Подобные реакции мы можем наблюдать и у простейших животных.

Пресноводные гидры, особенно зеленая гидра, всегда располагаются на стенке аквариума, обращенной к окну. Стоит только повернуть аквариум, как гидры снова перемещаются на светлую сторону. Такие реакции известны под названием тропизмов.

Кроме света, направляющими факторами тропизмов являются разнообразные физические явления. Это может быть движение или давление воздуха и воды, их температура, осмотическое давление, земное притяжение и пр. Особое значение имеют специальные химические раздражители. Удивительным притягательным свойством обладает, например, запах пчелиной матки. Благодаря этому запаху пчелы узнают принадлежность той или иной пчелы к своему улью.

Создается впечатление, что при тропизмах у низших животных, так же как и у растений, влияние внешнего фактора подавляет всякую индивидуальность.

Автором такой, почти механической теории тропизмов явился известный исследователь Ж. Лёб. Он обратил внимание на то, что большинство животных имеет симметричное строение. Если насекомое освещать слева, оно поворачивается в левую сторону. Если его освещать справа, оно поворачивается в правую сторону. И только когда оба глаза совпадают с источником света, насекомое начинает двигаться прямо. Эти наблюдения позволили Ж. Лёбу создать специальную модель - фототропический прибор, имитирующий поведение животных, обусловленное внешними факторами. Прибор представляет собой треугольную площадку, смонтированную на трех колесиках. Впереди, на площадке, расположены две симметрично поставленные линзы, разделенные продольной перегородкой. Заднее колесо платформы действует как руль - оно может отклоняться вправо и влево двумя электромагнитами, питаемыми аккумуляторами. В цепь обоих электромагнитов включено по селеновой пластинке, каждая из которых находится в фокусе одной из линз. Два передних колеса прибора насажены на общую ось и приводятся в движение электромотором. Модель работает следующим образом: когда левая линза получает больше света, то сильнее освещается и левая селеновая пластинка, ее электрическое сопротивление уменьшается, пластинка пропускает больше тока и левый электромагнит отклоняет рулевое колесо влево. Точно так же происходит поворот вправо. Такой прибор может следовать за источником светаа повторяя все его движения.

Ряд примеров показывает, что подобные механизмы имеют место у насекомых. Если, например, замазать краской один глаз у мухи, она начинает двигаться по кругу, взбирается на дерево по спирали и т. д. Здесь отчетливо проявляется асимметрия поведения.

Дождевой червь также движется автоматически, реагируя на освещенность. Направление его движения определяется вырав пением количества света, полученного фоторецепторами правой и левой стороны. В результате этого он движется к более темным участкам, где находит пищу и убежище.

Личинки морских уточек, например, могут плыть как по направлению к поверхности моря так и в глубину. Оказалось, что здесь решающий фактор - температура воды. При охлаждении личинки устремляются к свету. При повышении температуры - в глубину. Другие водные ракообразные, например, дафнии плывут вглубь при ярком свете и, наоборот, собираются на поверхности в темноте,

Тропизмы наблюдаются и у млекопитающих. Так, новорожденные крысята, у которых еще не прорезались глаза, ползут от яркого света. Если крысят освещать двумя источниками света, то в том случае, когда сила света обоих источи ников одинакова, они ползут перпендикулярно к линии, соединяющей оба источника света. Если же сила света неодинакова, путь животного отклоняется в сторону более слабого источника света.

Итак, мы видим, что на определенной стадии эволюционного развития факторы внешней среды имеют доминирующее значение в механизме влияния на приспособительное поведение животных. -

И все же следует сказать, что Ж. Лёб не усмотрел одного чрезвычайно важного обстоятельства. Несмотря на то, что простейшие животные, казалось бы пассивно реагируют на воздействия внешней среды, они все в большей степени приобретают способность оценивать эти влияния в зависимости от своего исходного состояния.

Подтверждением этого является хотя бы то обстоятельство, что у многих насекомых, муравьев и мух знак фототропизма изменяется при достижении половой зрелости, насыщения, возраста, утомления и пр.

Яркий пример изменения таксиса в зависимости от состояния животного наблюдается у некоторых видов гусениц. Ран-* ней весной под влиянием температуры они начинают выползать из своих зимних гнезд и устремляются вверх по стеблям кустарника. Такое движение вверх наблюдается у них только в голодном состоянии. При насыщении гусеница ползет в любом направлении. Следовательно, даже примитивные формы инстинктивной деятельности определяются не только внешними факторами, но и зависят от исходного состояния живого существа.

Какие же факторы внешней среды являются наиболее существенными для инстинктивной деятельности?

Факторы ориентации. Свет и температура

Известная всем плодовая мушка дрозофила обычно достигает своего зрелого состояния за час до рассвета. Именно 8 этот момент происходит выход мухи из куколки. Если же заставить яйцо дрозофилы созревать в полной темноте, тс выхода взрослой мухи из куколки не произойдет. Для того чтобы "завести свои часы", личинка куколки должна получить по крайней мере хотя бы одну короткую вспышку света, имитирующую рассвет, более чем за два дня до момента выхода взрослого насекомого из куколки.

Таким образом, муха-дрозофила развивается благодаря своим внутренним механизмам, но для качественного скачка в развитии - перехода от личиночной стадии во взрослое животное - ей необходим специальный внешний раздражитель - свет.

Общеизвестным примером зависимости индивидуального развития от сезонных изменений времени года являются многолетние растения нашей средней полосы. Из года в год осенью они сбрасывают свой зеленый наряд, чтобы с первыми признаками весны снова надеть его, цвести и плодоносить.

Однако мы можем изменить строго заведенный режим жизни растения. Особенно наглядно это наблюдается при некоторых межвидовых скрещиваниях, тогда дерево начинает цвести и плодоносить раньше или, наоборот, позднее, чем это оно делало до прививки. В случае прививок мы влияем на внутренний часовой механизм жизни растения. Можно также изменить ритм работы растения, поместив его в условия ?искусственного освещения, обогрева и т. п.

Точно так же можно изменить ритм деятельности насекомых и животных. Известны, например, опыты, когда кур заставляли искусственно нести в сутки не одно, а два яйца. Для этого оказалось достаточным разделить сутки на две равные части, в каждой из которых создать свой день и ночь. В результате петухи дважды в день совершали свою утреннюю песню, а куры увеличивали кладку яиц.

Многие паразиты и вши живут только при определенной температуре. При лихорадке, например, они покидают человека. Таким образом, эти животные как бы имеют "внутренние термометры", с помощью которых они производят оценку окружающей их температуры.

Некоторые москиты чрезвычайно чувствительны к инфракрасному излучению. Каждый человек излучает инфракрасные лучи. Однако степень такого излучения у разных людей различна и зависит также от исходного состояния. Вот почему одни люди более предрасположены к укусам насекомых, а другие менее. Повышенной чувствительностью к инфракрасным лучам обладают также некоторые гремучие змеи.

Долгое время оставался неясным вопрос, чувствуют ли рыбы изменения температуры? Ответ на этот вопрос был дан остроумным экспериментом, проведенным в Гарвардском университете. В аквариуме, где жили рыбы, был установлен специальный рычаг, нажатие на который приводило к добавлению в аквариум струйки холодной воды, снижавшей в течение секунды температуру аквариума на 0,5° С. После некоторой тренировки рыбы при повышении общей температуры, воды в аквариуме, стали нажимать на рычаг, производя охлаждение воды до оптимального уровня.

Этот пример показывает, что животные не только пассивно зависят от окружающих условий, но могут активным образом воздействовать на среду своего обитания.

Еще более яркие примеры активного поддержания окружающей температуры на определенном уровне представляют муравьи и пчелы. Ранней весной муравьи переносят свои личинки под камни и доски, нагретые солнцем; с заходом солнца личинок уносят в муравейник. Пчелы в жаркие дни покидают ульи. Кроме того, они производят своеобразные движения крыльями, вентилируя тем самым улей. Некоторые из них приносят воду и обрызгивают ею верхние поверхности сот.

Зимой пчелы собираются в специальный "клуб", поддерживая температуру внутри его на строго постоянном уровне. При наличии постоянного количества сахаристых кормов температура в центральной части сот, где находятся ячейки с яйцами, личинками и куколками, в течение всего периода выращивания потомства поддерживается на уровне 33-34° С.

Подобную организацию общественного поддержания оптимальной температуры можно наблюдать у королевских пингвинов, которые при сильном морозе собираются в характерные "хороводы".

Таким образом, у многих живых существ свет и окружающая температура являются важными факторами, способствующими проявлению их инстинктивной деятельности.

В настоящее время ряд исследователей предполагает, что в ответ на действие света и окружающей температуры насекомые вырабатывают специальные гормоны, которые оказывают существенное влияние на течение внутренних механизмов инстинкта. Вот почему для развития кукошш дрозофилы необходимо воздействие света.

При действии холода у спящих животных повышается продукция соматотропного гормона гипофиза, резко снижающего уровень обмена веществ в тканях.

У таракана недавно обнаружены четыре особых клеточки, находящиеся под их крохотным мозгом. Эти клетки определяют его ночную деятельность от 6 часов вечера до б часов утра. Если извлечь эти клеточки и пересадить их лабораторному таракану, который благодаря искусственному освещению имеет другую форму деятельности с 6 часов утра до 6 часов вечера, то последний после операции переходит на другой ритм работы, а именно с 6 часов вечера до 6 часов утра.

В последнее время все больше сторонников завоевывает представление, согласно которому у высших животных и человека центральная роль в регуляции ритмической деятельности в зависимости от окружающей среды принадлежит шишковидной железе.

Положение Солнца и уровень океана

Многие животные приурочивают свою жизнь к положению источника света "а земле - Солнца. Например, если перевезти пчел из Америки во Францию, то американские пчелы будут некоторое время жить во Франции по своему прежнему "американскому" расписанию. Со временем они, однако, приспособятся к новым условиям. Тем не менее эти же пчелы совершенно дезориентируются в южном полушарии, где Солнце полдень находится на Севере.

Некоторые насекомые - "настраивают" свои внутренние "часы" на время прилива и отлива океана.

Если перевезти устриц или панцирных моллюсков с западного побережья океана на восточное, то можно наблюдать любопытную картину. Они продолжают регулировать свою жизнь в соответствии с океанскими приливами западного побережья. Ширина щели .между створками раковины и поглощение моллюсками кислорода увеличиваются и уменьшаются в ритме приливов и отливов на западном побережье океана.

Море и океан являются надежными факторами ориентации животных. Извлеките из воды рачка-бокоплава, живущего вдоль Адриатического побережья Апеннинского полуострова, как он автоматически повернется к востоку и побежит к воде. Оказавшись на берегу Неаполитанского залива, этот же рачок направится на запад.

Ориентация крабов несколько сложнее. Они ориентируются как на часы приливов и отливов океана, так и на Солнце. В зависимости от этого у них резко изменяется уровень содержания гормонов, которые увеличивают или уменьшают число пигментных клеток, в виде точек, покрывающих поверхность их тела. Вот почему днем эти крабы имеют темный буровато-серый цвет, а ночью цвет светлой слоновой кости. Темная бурая окраска для крабов имеет защитное значение. Она помогает км днем во время отлива прятаться в свои* норах,

Ориентация морских червей и некоторых видов рыб еще более сложная. Они комбинированно воспринимают и оценивают ритм прилива, фазы луны и времена года. Их брачные обряды приурочены только к одному определенному приливу.

Запах

Мы уже упоминали ранее о роли химических веществ в инстинктивном поведении. Запах является могучим средством общения живых существ и исследования внешнего мира, Каждый вид животных имеет свой собственный, биологически обусловленный спектр запахов. Если кролик лучше всего различает по запаху морковку, то собака это лучше делает fio отношению к запаху кролика.

Чувствительность обоняния также определяется состоянием организма. Оно резко повышается при голоде, при накоплении в организме половых гормонов.

Фабр обнаружил, что самки бабочек китайского шелкопряда совершенно не чувствительны к запаху, которым они завлекают самцов. Однако самцы реагируют на этот запах в чрезвычайно ничтожных концентрациях и пролетают расстояние в семь миль, возбуждаемые этим запахом. Это вещество з 1959 году обнаружил лауреат Нобелевской премии Адольф Бутендант из Мюнхенского института биохимии. Оно представляет собой спирт с шестнадцатью углеродными атомами в одной молекуле.

Запах может изменять внутреннее состояние животных. Известно, например, что у самок мышей при виде и запахе самца изменяется их половой цикл. В 1960 году в английском институте медицинских исследований в Лондоне было обнаружено, что самки мышей не беременеют сразу же после спа-. ривания, если подвергаются запаховым раздражениям от других самцов. Вот почему в скученной колонии обычно резко снижается рождаемость!

Электричество

Многие живые существа обладают исключительной чувствительностью к действию электрического тока. Любопытен эксперимент с одноклеточными туфельками-парамециями. Если к капле воды, в которой плавают парамеции, с двух сторон подвести электроды от батареи постоянного тока, то можно наблюдать, что все они начинают плыть в сторону отрицательного полюса.

Некоторые виды улиток, например, (речная улитка, прекрасно ориентируются по силовым магнитным линиям Земли.

Морские миноги испускают специальные электрические импульсы. Каждый такой импульс представляет собой электрический ток, который выходит из одной части миноги, проходит по воде и возвращается в другую область ее кожи. Таким образом немедленно воспринимается любое изменение посланного импульса. Они также обладают высокой чувствительностью к электромагнитному полю.

Рыба-нож имеет специальный электрический орган,, расположенный возле кончика хвоста. Пятясь, эта рыба залезает в ямки и использует электрические импульсы, идущие от хвостовой части, для исследования содержимого этих ямок.

Большинство рыб использует электрические органы для навигации. При каждом импульсе у такой рыбы вдоль ее тела распространяется слабый электрический ток, который все В(ремя корректируется с магнитным полем Земли.

Однако есть рыбы, которые используют электрический разряд для нападения и защиты. Электрический скат, например, производит разряд напряжением около 70 вольт. Серией таких разрядов он оглушает свою жертву. Электрический сом, живущий в Ниле, производит разряд даже до 350 вольт.

Специальные сигналы

Большинство живых существ на Земле издает различного рода сигналы. Эти сигналы служат как выражением определенного состояния, так и имеют информационный смысл. В брачный период самец призывает самку специальной "песней любви".

Каждый вид животных "работает" на своей волне. При этом оказываются занятыми все диапазоны волновых колебаний- от медленных до ультравысоких. Единственное спасение в этом хаосе звуков состоит в том, что каждое животное обладает только узким спектром восприятия звуковых колебаний. Не исключением является в этом смысле и человек.

Его ухо воспринимает только от 20 до 20000 колебаний в секунду.

Сигналы, издаваемые животными, могут быть использованы и для эхолокации.

Наиболее поразительна в этом смысле деятельность под-ковоносых летучих мышей, широко распространенных в Европе, Америке и Австралии. Они имеют вокруг носа и рта двойную складку мембран. Последняя служит своеобразным горном, концентрирующим высокочастотные сигналы в узкий звуковой пучок, который наподобие света фонаря животное может направлять в любую сторону. Обладая таким прибором, летучие мыши непрерывно прощупывают окружающее их пространство, даже когда они отдыхают в висячем положении, находясь головой книзу. Надо сказать, что тазобедренные суставы летучих мышей очень подвижны, поэтому они способны даже в висячем положении поворачивать свое тела так, что оно описывает полный круг. В результате таких движений животное получает возможность сканировать окружающую среду в поисках добычи.

Разве это не высокосовершенная самонаводящаяся ракета! Вместе с тем летучие мыши постоянно воспринимают отраженные сигналы. Некоторые ученые полагают, что их уши способны держать звук "под наблюдением" с момента его испускания. Благодаря этому летучие мыши определяют №" только, какой объект находится перец ними, но по высоте звучания отраженного звука даже направление его движения.

Но природа хитра. Для защиты от сигналов летучих мышей многие мотыльки имеют пушистый покров, а пушинки почти не отражают звука. Другие насекомые, например жуки, имеют двойной диапазон слышимых звуков. В одном диапазоне они слышат звуки своих сородичей, а в другом - звуки приближающихся летучих мышей. Вслед за этим они складывают свои крылья и камнем падают на землю, тем самым спасаясь от преследователя.

Почти все пещерные птицы также используют эхолокацию. В пещерах Венесуэлы и Гвианы в Южной Америке, например, обитает масляная птица, которая также ориентируете я с помощью отраженных колебаний своих щелкающих звуков.

Эхо играет важную роль в жизни и водных животных. Киты и дельфины широко используют эхолокацию для ловли рыбы и общения друг с другом. А другие животные и человек разве не используют в своей жизни эхолокацию? Мы все время воспринимаем, и порой подсознательно, оцениваем окружающие нас звуки. Они тесно вошли в нашу жизнь. Мы уже не можем представить идущего поезда без равномерного постукивания колес, летящего самолета без рева мотора. А представьте, как бы реагировал летящий в самолете человек, если бы шум моторов внезапно прекратился? Все время, вею жизнь мы, сами того не замечая, оцениваем звуковую информацию.

Оценка информации

Итак, многочисленные факторы внешней среды способны оказывать существенное влияние на характер инстинктивных действий животных. При этом в зависимости от экологии каждое живое существо имеет ведущий канал внешней информации.

У человека и птиц, например, ведущим каналом связи с внешним миром является зрение. У собаки - обоняние. У дождевого червя - осязание. Муравей обладает в равной степени хорошим осязанием и обонянием. В зависимости от того, какая внешняя информация является ведущей в поведении живых существ, можно говорить об их "мировоззрении", "мирообонянии", "мироосязании" и т. п.

Но какой бы канал информации не был ведущим, на его основе всегда происходит принятие "решения" к совершению действия, Муравей на основе осязания быстро принимает решение напасть иа погохвостку (если она меньше его) или убежать прочь (если она крупнее его).

Точно так же, на основе только осязания размера ячейки, пчела, откладывающая яйца, принимает соответствующее решение. Если ячейка большая - у нее выделяется сперма и откладывается оплодотворенное яйцо, из которого в будущем разовьется матка. Если размер ячейки маленький, то в нее откладывается неоплодотворенное яйцо, из которого появится трутень.

Все эти механизмы оценки информации врожденные. Они определяются прежде всего сопоставлением внешних раздражителей с исходным состоянием животного, с его внутренними потребностями. По мере усложнения организации животные приобретают способность оценивать все большее количество внешних раздражителей. Тем не менее среди всех этих раздражителей сохраняет свое значение ведущий, пусковой компонент. Из всего этого следует, что инстинкт проявляется только в определенных условиях. Он, формируясь на основе внутренних врожденных механизмов, проявляется под влиянием определенных, как правило, постоянных раздражителей внешней среды. При изменении условий внешней среды инстинкт может совсем не проявиться или значительно измениться. Но об этом ниже.

Сейчас нам важно подчеркнуть следующее обстоятельство. Рассматривая примеры влияния внешних факторов на инстинктивную деятельность, мы можем заметить, что характер внешних влияний всегда определялся исходным состоянием насекомого или животного. Следовательно, происходит не только пассивное действие факторов внешней среды на живой организм, но, что самое важное, он сам активно подбирает и использует их для удовлетворения своих потребностей.

Таким образом, потребности организма, первичные изменения его внутренней среды, как правило, выступают в инициативной роли оценки окружающей обстановки. Принятие решения к действию происходит на основе оценки внешних раздражений через призму исходного внутреннего состояния. Это очень важный момент. Он позволяет подойти к проблеме инстинкта с принципиально новых позиций.