12
Могут ли птицы находить дорогу домой по запаху?
О загадочных навигационных способностях почтовых голубей я впервые услышал в университетском кабинете, выходящем окнами на залитый солнцем ботанический сад в Пизе, неподалеку от знаменитой падающей башни.
Паоло Луски и Анна Гальярдо были учениками покойного Флориано Папи: выше мы уже говорили о его работе, посвященной морским блохам. Подростком Папи, который умер всего за полгода до моего приезда в Пизу, помогал партизанам сражаться с нацистами, оккупировавшими тогда Италию. Он переносил тайные сообщения; если бы его поймали, то расстреляли бы как шпиона. После войны он получил в награду за свою отвагу стипендию на обучение в Высшей нормальной школе Пизы и стал специалистом по плоским червям, а также по световой передаче информации у светляков. Но Папи, родившийся на острове Эльба, был к тому же заядлым моряком, и это побудило его обратить внимание на бионавигацию.
Еще в 1873 году Альфред Рассел Уоллес (1823–1913), одновременно с Дарвином предложивший теорию эволюции путем естественного отбора, предположил, что животные могут находить обратную дорогу к дому при помощи обоняния.
…имеющаяся у многих животных способность находить обратную дорогу после путешествия, совершенного вслепую (например, в закрытой корзине, перевезенной внутри экипажа), обычно считается несомненным примером истинного инстинкта. Мне, однако, кажется, что животное, оказавшееся в таких обстоятельствах… замечает сменяющиеся по пути запахи, которые оставляют в его рассудке последовательность изображений, столь же четких и ярких, как те, которые мы можем получить при помощи зрения. Повторение этих запахов в строгом обратном порядке – притом что каждый дом, каждая канава, каждое поле и каждая деревня обладают своей собственной, четко определенной индивидуальностью, – позволило бы такому животному без труда следовать по тому же пути в обратном направлении, сколько бы поворотов и развилок на нем ни встречалось.
Несмотря на авторитет Уоллеса, другие ученые не спешили развивать его идею. Но в 1970-е годы за это дело взялся Папи. Он заметил, что до тех пор никто не исследовал вопрос о том, входит ли обоняние в состав навигационного инструментария почтовых голубей, – хотя значение таинственных «атмосферных факторов» уже было отмечено.
В то время внимание исследователей навигации у птиц было почти исключительно обращено на использование небесных ориентиров, в особенности солнечного компаса. Считалось, что птицы в общем случае мало используют запахи и даже не обладают особенно чувствительным обонянием. Поэтому, когда Папи лишил голубей обоняния (то есть вызвал у них аносмию) и обнаружил, что они утратили способность находить дорогу домой из незнакомого места в пятидесяти четырех километрах к западу от своей голубятни, находившейся во Флоренции, – в нормальном состоянии это путешествие не вызвало бы у них никаких затруднений, – это сильно удивило даже его самого.
Папи увидел в этих загадочных результатах свидетельство того, что птицы очень внимательно отслеживают разные запахи, которые приносит в их голубятню. Он решил, что они ассоциируют доходящие до них различные ароматы с направлением, откуда в данный момент дует ветер. Голубь, узнавший один из этих характерных запахов в том месте, в котором его выпустили, прокладывает курс к дому, выбирая направление, противоположное тому, откуда дул ветер, приносивший тот же запах в его голубятню. Это звучит странно, но в принципе приблизительно то же самое можно сделать, определив по компасу направление на удаленный ориентир, а потом, достигнув этого ориентира, отправиться обратно к исходной точке в строго противоположном (или «возвратном») направлении.
Так родилась «гипотеза ольфакторной навигации» (навигации по запаху). Но идея о том, что из запахов можно получать какую бы то ни было информацию, которая может быть использована в навигации на дальние расстояния, была встречена с недоверием. По словам Гальярдо, Папи мрачно шутил, что ему отказывается верить даже собственная жена.
Сперва почти никто не мог поверить, что обоняние может приносить какую-либо практическую пользу на расстоянии десятков километров. Одно из особенно веских возражений заключалось в том, что турбулентность, несомненно, должна перемешивать воздух настолько, что любая запаховая информация дальнего действия, достигающая ноздрей птицы, будет безнадежно искажена. Кроме того, вызывал беспокойство тот факт, что многочисленным ученым вне Италии не удавалось воспроизвести результаты, полученные Папи.
Одно из весьма резонных опасений, которое первым высказал сам Папи, состояло в том, что после процедур, использующихся для лишения птиц обоняния, птицы могут быть настолько выведены из равновесия, что уже не смогут замечать вообще никаких ориентиров – ни запаховых, ни других. Однако это, по-видимому, оказалось не так. Многочисленные эксперименты показали, что голуби, лишенные обоняния, способны успешно ориентироваться, если их выпустить в знакомом районе, в котором они могут находить дорогу к дому по визуальным ориентирам.
Но можно ли доказать, что на способность голубей находить дорогу влияет направление ветров, дующих на их голубятне?
Папи подвергал молодых голубей воздействию ветров, которые искусственно отклонялись вправо или влево отражателями, установленными на голубятне. Он пытался даже изменять направление ветра на обратное при помощи вентиляторов. Если предположить, что именно ветры дают голубям ключевую информацию, подобные ухищрения должны были сбить птиц с верного пути – и именно так и вышло. В полном соответствии с теорией Папи птицы, подвергавшиеся воздействию отклоненных ветров, будучи выпущены, летели в соответствующем «неверном» направлении.
По-видимому, в развитии голубя есть некий ключевой этап, на котором ему необходимо получать поступающую с ветром информацию, чтобы впоследствии использовать запахи для прокладки курса. Так что возможно, у молодых голубей происходит «импринтинг» переносимых ветром запахов, подобно тому как это случается с лососем.
Тем не менее скептики считают эксперименты на «голубятне с отражателями» неубедительными. Кое-кто высказывал предположение, что отражатели вызывают нарушения рисунков поляризованного света, от которых зависит солнечный компас голубей, или искажают важные звуковые ориентиры.
В течение последних сорока с лишком лет сторонники Папи упорно работают над опровержением этих и других возражений.
Ведущий немецкий специалист по навигации у птиц Ханс Вальрафф сначала был настроен чуть ли не более скептически, чем все остальные. Однако он понимал, что единственным правильным ответом на открытия Папи будет их тщательная проверка. В последнее время Вальрафф описал целых 17 экспериментов разных типов, которые, по его мнению, «дают непротиворечивый комплекс данных, подтверждающих существование навигации на основе обоняния».
Возможно, самым замечательным из этих методик было использование так называемого «ложного места выпуска». Голубей отвозили в герметичных контейнерах, в которые подавался фильтрованный, очищенный от запахов воздух, на некое место, в котором им давали подышать местным воздухом в течение нескольких часов, но не выпускали. Затем их перемещали – опять-таки в очищенной атмосфере – на новое место, находящееся в противоположном от их голубятни направлении. Там, не позволяя им почувствовать местные запахи, их лишали обоняния и наконец выпускали. Птицы улетали в «ложном направлении к дому».
Другими словами, они отправлялись в том направлении, которое было бы верным, если бы они находились в первом месте, в котором им позволили понюхать воздух, но не выпустили. Напротив, птицы из контрольной группы, которым дали подышать воздухом в действительном месте выпуска, а потом привели в состояние аносмии, возвращались на свою голубятню верным путем.
Таким образом, птицы первой группы, по-видимому, использовали только ту информацию, которая была в их распоряжении, – запахи, которые они почувствовали на первом месте, – и поэтому летели в ошибочном направлении. В то же время птицы второй группы, у которых была более свежая и достоверная ольфакторная информация, выбирали верное направление.
Это доказательство было весьма хитроумным, но удовлетворило не всех. Критики теории Папи провели сходные эксперименты с «ложным местом выпуска», в которых они подвергали голубей в «ложном месте выпуска» воздействию бессмысленных, искусственных запахов – запахов, которые не могли дать им никакой ориентирующей информации. Они установили, что такие птицы ориентируются в истинном месте выпуска так же хорошо, как и птицы контрольной группы, имевшие возможность понюхать его настоящий воздух. Экспериментаторы поспешно заключили, что «воздействие запахов не дает голубям какой бы то ни было навигационной информации». По их мнению, запахи, как бессмысленные, так и реальные, всего лишь сообщают птицам, что те находятся в незнакомом месте, тем самым приводя в действие некую навигационную систему совершенно другого рода; они не дают никакой информации, полезной для навигации.
Однако впоследствии, когда Гальярдо и другие сторонники гипотезы ольфакторной навигации попытались повторить те же эксперименты, они обнаружили, что воздействие бессмысленных запахов все же ослабляет способность птиц находить дорогу к дому. Такое несовпадение результатов, возможно, объясняется различиями в обучении, возрасте и опыте голубей или же в географических особенностях той местности, в которой они находились.
Таким образом, дело, кажется, зашло в тупик, и некоторые специалисты считают теперь, что затянувшийся спор об ольфакторной навигации у голубей можно будет разрешить, только если обе стороны договорятся о сотрудничестве по проведению новой серии экспериментов, в которых используется единообразный подход.
Морские птицы и навигация
В отличие от голубей птицы открытого океана – например, альбатросы, глупыши, китовые птички и буревестники – обладают необычайно развитыми органами обоняния, которые они используют для поисков пищи, распознавания брачных партнеров и поисков своего гнезда. Многие из них живут чрезвычайно долго (продолжительность их жизни может составлять от 40 до 60 лет) и в течение всей своей взрослой жизни остаются верны как своим партнерам, так и местам гнездования. При этом они также перелетают на огромные расстояния, и в их необычайных достижениях в области навигации вполне может быть и заслуга обоняния.
Весьма интересные данные были получены на буревестниках, к которым прикрепляли отслеживающие устройства. Когда их лишали обоняния, им было трудно найти обратную дорогу, особенно если их выпускали вдали от суши. Птицы, которых ловили на острове Фаял в Азорском архипелаге, расположенном в середине Атлантики, и выпускали в 800 километрах оттуда, возвращались в свои гнезда, проблуждав на протяжении тысяч километров, в то время как птицы контрольной группы, сохранившие обоняние, летели к дому более или менее прямо.
Когда буревестников выпускали вне видимости берегов в западной части Средиземного моря, результаты получались не столь четко определенными. Всем птицам удавалось довольно быстро вернуться домой, но контрольная группа летела по приблизительно прямому маршруту, а многие из птиц, лишенных обоняния, направлялись на север, а затем летели вдоль береговой линии, пока не добирались до своей колонии, расположенной у побережья Италии. Казалось, что они ищут знакомые черты ландшафта, способные помочь им найти обратную дорогу. Также существуют данные, заставляющие предположить, что в состав навигационного инструментария буревестников входит солнечный компас с поправками на время.
Когда перемещения буревестников просто отслеживали во время их повседневной жизни вблизи их колоний на Балеарских островах, птицам, лишенным обоняния, по-видимому, все же удавалось успешно добывать пищу. Но возвращались они по маршрутам гораздо менее прямым, чем птицы контрольной группы, – до тех пор, пока в пределах видимости не показывались острова, после чего птицы предположительно могли использовать визуальные ориентиры. Математический анализ маршрутов, по которым летали буревестники в поисках пищи, показывает, что на них оказывает влияние скорость ветра, причем в точном соответствии с предсказаниями, основанными на предположении о том, что они используют для навигации обоняние.
Спрашивается, какие же запахи на самом деле используют птицы?
Пока что никто не установил, какие именно из встречающихся в природе запахов используют голуби, но морские птицы чувствительны к некоторым запахам, сигнализирующим о присутствии пищи, в частности запахам химического соединения, которое называется диметилсульфидом (ДМС). Разумеется, птиц не спросишь, какой запах они чувствуют, но довольно многое можно понять, отслеживая изменения частоты их сердцебиения. При помощи этой методики удалось продемонстрировать, что антарктические китовые птички способны обнаруживать чрезвычайно малые концентрации ДМС. Поскольку это вещество играет ключевую роль в регулировании климата, сезонные изменения его распределения весьма хорошо изучены; в частности, известно, что оно присутствует в высокой концентрации вокруг морских островов и над мелководными шельфами и банками, то есть именно в тех местах, которые изобилуют пищей.
Регулярное сезонное цветение испускающих запахи микроорганизмов помогает морским птицам не только в поисках пищи, но, возможно, и в навигации. Было высказано предположение, что целые океанские бассейны могут казаться им сравнительно стабильными «ландшафтами» слегка отличных друг от друга пахучих элементов, которые птицы могут изучать и запоминать в течение своей долгой жизни.
Однако в то, что птица, летающая над открытым морем, может ориентироваться исключительно при помощи обоняния, поверить трудно, особенно с учетом чрезвычайно бурной и изменчивой природы не только атмосферы, но и самого океана.
Неясность в вопросе о навигации у птиц, вероятно, в значительной степени вызвана тем фактом, что птицы (как и многие другие животные) используют целый ассортимент разных навигационных механизмов, выбирая из него наиболее подходящие к тем конкретным условиям, в которых они находятся. Вполне возможно, что они способны оценивать качество информации, поступающей из разных источников, а затем решать, какая из систем с наибольшей вероятностью окажется в данном случае самой надежной. Вероятно также, что на разных этапах своих перелетов они используют разные средства.
С учетом такой, действительно запутанной, ситуации у читателя может возникнуть вопрос: не помогают ли голубям (и другим птицам) находить дорогу домой какие-нибудь совершенно другие органы чувств?
Логично предположить, что птицы могут использовать магнитные ориентиры. Точно известно, что голуби чувствуют магнитные поля, но до тех пор, пока они сохраняют нормальное обоняние, они обычно не выказывают никаких признаков дезориентации, когда окружающее их магнитное поле искажается магнитами, прикрепленными к их голове. Альбатросам и буревестникам в этих условиях также удается успешно находить дорогу к дому. Таким образом, ясно, что эти птицы не используют исключительно магнитные ориентиры.
С другой стороны, процедуры, которые используют для приведения птиц в состояние аносмии, по-видимому, затрагивают и их способность к обнаружению искусственных источников магнитного поля. Поэтому из того, что они не могут найти дорогу, будучи лишены обоняния, также нельзя с уверенностью заключить, что они полагаются исключительно на запаховые ориентиры.
Могут ли голуби производить счисление пути или каким-то иным образом отслеживать свой маршрут? Можно предположить, что они используют в поисках обратной дороги какие-то внутренние механизмы или даже отслеживают встречающиеся по пути запаховые или звуковые ориентиры, но способность к возвращению домой не сильно ухудшается, даже когда птиц перевозят на место выпуска под общим наркозом. Очень трудно понять, как животное, находящееся в бессознательном состоянии, могло бы отслеживать изменения в направлении движения и местоположении.
Хотя некоторые из специалистов по бионавигации по-прежнему скептически относятся к самой гипотезе ольфакторной навигации, многие согласны с тем, что почтовые голуби и морские птицы по меньшей мере частично используют запахи для нахождения дороги домой. Но как именно они это делают, все еще далеко не ясно. Мы еще вернемся к этой теме, когда будем говорить о возможном значении ольфакторных карт.
* * *
Атлантический тупик, птица с клоунской физиономией, летающая с необычным мурчащим звуком, – существо неотразимо очаровательное, но в то же время несколько странное.
Если другие перелетные птицы сохраняют верность одним и тем же местам зимовки, тупики в конце лета разлетаются в самые разные стороны. А поскольку молодые тупики улетают из своих гнездовий ночью, по-видимому, поодиночке и задолго до взрослых птиц, весьма трудно предположить, чтобы они узнавали маршруты миграции от своих родителей.
Ученые, отслеживавшие перемещения тупиков с острова Скомер, лежащего у побережья Уэльса, обнаружили, что в августе большинство этих птиц сначала вылетело в северо-западном направлении, причем некоторые добрались даже до Гренландии, а другие – на юг, к Бискайскому заливу. Позднее они в основном направились в Северную Атлантику, а потом, ближе к концу зимы, переместились южнее, некоторые – до самого Средиземного моря. Весной они снова слетелись в свою колонию – с разных направлений. Удивительнее всего было то, что каждая отдельная птица, как правило, следовала каждый год одним и тем же индивидуальным маршрутом.
В отличие от наземных птиц тупики способны садиться где угодно в открытом море; по всей вероятности, они могут зимовать в самых разных местах. Поэтому можно предположить, что каждый молодой тупик не использует какого-либо строгого набора инструкций – будь то унаследованный или приобретенный в стае, – а разрабатывает свой собственный маршрут, которому неуклонно следует затем год за годом. Но как они это делают, нам еще предстоит установить.
