Поразительные ракообразные

Лангусты так сильно отличаются от нас, что можно подумать, что они прилетели с другой планеты. Как и черепахи, они существуют очень давно: были найдены окаменелые останки их предка, жившего 110 миллионов лет назад. У лангуста десять длинных, тонких ног и две очень длинные антенны, растущие из головы. Большинство людей, скорее всего, и не знало бы об их подводном существовании, не будь они так вкусны. Эта неудачная характеристика привлекает к лангустам (как и к их родственникам с большими клешнями) внимание рыбаков, которые ловят их в больших количествах. Как ни странно, оказывается, что лангусты – одни из лучших навигаторов царства животных.

Лангуст выходит на поиски пищи по ночам и преодолевает весьма большие расстояния в поисках моллюсков и морских ежей, а потом возвращается в свою надежную подводную нору. Кроме того, он совершает странную ежегодную миграцию, перебираясь с отмелей в более глубокие воды, чтобы укрыться от опасностей зимних штормов и ураганов. При этом лангусты образуют длинные «змейки» и перемещаются – днем и ночью – по прямой линии на расстояния до двухсот километров, причем каждый следующий лангуст упирается «носом» в хвост предыдущего. Хотя с ограниченной человеческой точки зрения может показаться, что лангусты не блещут талантами, им каким-то образом удается сохранять неизменный курс, несмотря на все неровности морского дна и часто плохую видимость. Это навигационное достижение заслуживает уважения.

Во время учебы в магистратуре во Флориде Кен Ломанн попал на лекцию о миграции данаиды монарха и возможном использовании ею для прокладки курса магнитных ориентиров. Загоревшись этой идеей, он в течение некоторого времени пытался выяснить, не связаны ли с магнетизмом и навигационные способности лангуста. Он был одним из первых ученых, использовавших электромагнитные обмотки, чтобы выяснить, влияют ли на поведение животных изменения окружающего их магнитного поля. Однако, как это бывает с большинством молодых исследователей, он столкнулся с некоторыми затруднениями. Первая система обмоток, которую создал Ломанн, загорелась, когда в ее схеме возникла перегрузка, и даже когда он добился ее безопасной работы, оказалось, что создать вокруг пойманного лангуста устойчиво однородное магнитное поле весьма трудно – а это было необходимо для получения достоверных результатов.

В конце концов стремление Ломанна разгадать тайну навигации лангустов привело его к СКВИДу – сверхпроводящему квантовому интерферометру. Эти приборы, электрические схемы которых охлаждаются до температуры, близкой к абсолютному нулю, используют для обнаружения чрезвычайно слабых магнитных полей. Ломанн разрезал лангустов на части и помещал эти части в камеру, установленную в резервуаре с жидким гелием, пытаясь обнаружить в них магнитоактивные ткани – и ему это удалось. Это был восхитительный результат, но дальше его Ломанн не пошел: получив магистерскую степень, он отправился изучать морских голожаберных моллюсков, Tritonia.

Однако Ломанн не забыл своих лангустов. Многие годы спустя он возобновил изучение их навигационных способностей, на этот раз в простых экспериментах с перемещением. Вместе со своим коллегой Ларри Боулзом он ловил лангустов у островов Флорида-Кис и перевозил их на катере в точки выпуска, расположенные на расстоянии до 37 километров. На время перевозки лангустов помещали в непрозрачные пластмассовые контейнеры, наполненные той же водой, в которой они жили, чтобы не позволить им получать какие-либо запаховые подсказки. На случай, если лангусты способны производить счисление пути, катер некоторое время ходил кругами.

Перед выпуском лангустов Ломанн закрывал им глаза пластмассовыми колпачками и привязывал их на арене, на которой можно было регистрировать направление, в котором они движутся. Результаты оказались поразительными. Лангусты совершенно не казались растерянными и ошарашенными, какими, несомненно, были бы мы, окажись на их месте: они уверенно ползли в направлении дома. В предположении, что во время перевозки они не могли получать какую бы то ни было полезную информацию, а с места выпуска не видели никаких ориентиров или указателей, это означало, что они каким-то образом способны определить как свое местоположение, так и верное направление возвращения. Такое поведение полностью подпадало под определение «навигации по карте и компасу» – святого Грааля исследований бионавигации.

Еще раньше Ломанн показал, что лангусты обладают магнитным компасным чувством. Поэтому, очевидно, было возможно, что животные, участвовавшие в этом эксперименте, отслеживали свое перемещение от точки поимки по магнитной информации. Ломанн повторил свой эксперимент – на этот раз с некоторыми дополнительными ухищрениями.

Теперь лангустов отвозили на экспериментальную площадку на грузовике, и в половине случаев их контейнеры были окружены магнитами, некоторые из которых были подвешены на нитках и постоянно перемещались в разные стороны. Это искажало окружающее лангустов естественное магнитное поле и должно было не позволить им отслеживать маршрут перемещения по магнитным сигналам. Сами контейнеры тоже были подвешены на веревках, так что они раскачивались случайным образом, пока грузовик ехал к экспериментальной площадке по запутанному маршруту с многочисленными зигзагами и разворотами.

Тем не менее лангусты снова уверенно направлялись к дому – независимо от того, перевозили ли их в сопровождении рукотворных магнитов или без них.

На следующем этапе было произведено виртуальное перемещение с использованием системы магнитных обмоток того же типа, который Ломанн применял до этого при работе с черепахами. Физическое перемещение производилось на очень небольшие расстояния. Теперь же лангустов «отправляли» в гораздо более дальние виртуальные путешествия – на 400 километров либо к северу, либо к югу от их дома. В точности как молодые черепахи, они направлялись приблизительно на юг или на север, как будто знали, в какую сторону им нужно ползти.

Эти поразительные результаты свидетельствовали не только о том, что лангусты способны использовать навигацию по карте и компасу, но и о том, что центральным элементом этого процесса является геомагнитная информация. Как именно работает эта система, не столь ясно, хотя в ней может использоваться сочетание напряженности и наклонения. В 2003 году Боулз и Ломанн лаконично написали в своей революционной статье в журнале Nature: «Эти результаты представляют собой самое прямое из полученных до сих пор доказательств того, что животные обладают и пользуются магнитными картами». Это утверждение остается справедливым и до сих пор.

У лосося, черепахи и лангуста – рыбы, рептилии и членистоногого – мало общего, но само их разнообразие говорит о многом. Если представители настолько разных групп животных обладают одной и той же способностью использовать магнитное поле Земли для решения сложных навигационных задач, было бы удивительно, если бы этот дар не был более распространенным. Появились ли различные формы магнитной навигации на некой очень ранней стадии эволюции жизни (и оказались настолько ценными, что сохранились у самых разных видов), или же их многократно «изобретали заново», мы пока не знаем.

Не так давно Джо Киршвинк, геофизик из Калифорнийского технологического института, произвел некоторую сенсацию, вернув к жизни ранее отброшенную гипотезу о том, что магнитное чувство может иметься и у человека.

Эту теорию пропагандировал британский ученый Робин Бейкер, утверждавший в 1980-х годах, что студентам с завязанными глазами, которых возили на микроавтобусе по извилистым проселочным дорогам вокруг Манчестера, удавалось правильно указывать обратное направление, когда их выпускали из автобуса. В следующем эксперименте в повязки, которыми студентам завязывали глаза, были вставлены либо небольшие магниты, либо такого же размера немагнитные латунные бруски. Теперь правильно указать направление к дому могли только те студенты, у которых были латунные бруски. Бейкер увидел в этом убедительное свидетельство того, что чувство ориентации основано на магнитной информации, и это утверждение, что неудивительно, наделало много шума.

Однако неоднократные попытки воспроизвести результаты Бейкера успехом не увенчались, и общепринятым стало мнение, что студенты, участвовавшие в его исследованиях, вероятно, могли получать какую-то немагнитную ориентирующую информацию. В одном особенно строгом эксперименте 103 австралийских студента были одеты в хирургические комбинезоны, перчатки и маски; им заткнули уши, под нос нанесли ароматизирующее вещество, а на голову – в довершение всех издевательств – надели светонепроницаемые чехлы. В конечной точке своего путешествия эти несчастные указывали в совершенно случайных направлениях, хотя после повторения той же поездки безо всех этих помех им удавалось найти север.

Хотя Киршвинк был в числе тех, кто усомнился в результатах Бейкера, недавно он сам заявил – исходя из результатов измерений электрической активности мозга, – что люди способны чувствовать изменения ориентации магнитного поля, хотя сознательно этого и не замечают.

Я был на конференции (в 2016 году), на которой Киршвинк впервые сообщил об этих результатах, и могу засвидетельствовать, что его выступление было встречено с некоторым скептицизмом, хотя никто не сомневался в его профессионализме и научном авторитете. С тех пор его работа была официально опубликована, и если выяснится, что он прав, то перед нами окажется новая загадка. Возможно, это недоступное чувство всего лишь бесполезный остаток механизма, который использовали наши далекие предки, но магнитный компас, несомненно, приносил бы неоценимую пользу в обществах охотников-собирателей. Почему же тогда естественный отбор не смог его сохранить?

* * *

Европейский угорь  – одно из самых загадочных мигрирующих животных. У этой необыкновенной рыбы очень сложный жизненный цикл, в который входят целых две трансокеанские миграции. Однако в последние годы численность этого вида резко сократилась, и, чтобы обеспечить его сохранение, нам нужно лучше понять его миграционное поведение.

Жизнь угрей начинается в Саргассовом море, большой океанской области на юго-западе Атлантики. Прежде всего только что вылупившимся из икры личинкам (или лептоцефалам) нужно попасть в Гольфстрим, который будет нести их – как и только что вылупившихся черепашат логгерхеда – по северному субтропическому антициклоническому круговороту Атлантического океана. Приблизившись к европейскому континентальному шельфу, где глубина значительно меньше и вода менее соленая, лептоцефалы превращаются в так называемых стеклянных угрей и уходят из моря в реки и ручьи.

Там они становятся взрослыми, желтыми угрями. В этом состоянии угорь может прожить до двадцати лет, пока не достигнут зрелости его половые органы. После этого он возвращается на нерест в Саргассово море – на расстоянии около 5000 километров.

В одном недавнем эксперименте стеклянных угрей ловили, когда они заходили в реку Северн в Уэльсе, и подвергали разнообразным магнитным перемещениям. Оказалось, что угри чувствительны к «малым изменениям напряженности магнитного поля и угла его наклонения на маршруте морской миграции». Более того, по-видимому, они склонны плыть в том направлении, которое увеличивает вероятность попадания в Гольфстрим – опять же, в точности как черепашата.

Недостаток этого исследования состоит в том, что стеклянные угри весьма значительно отличаются от лептоцефалов. Поэтому нельзя с уверенностью сказать, применимы ли его выводы к поведению только что вылупившихся личинок угря, плавающих далеко в Атлантике. Тем не менее, если угри хоть на каком-то этапе своей жизни реагируют на изменения конфигурации геомагнитного поля, кажется вполне вероятным, что они действительно могут использовать магнитную навигацию. В этой области, очевидно, требуются дальнейшие исследования.