Вернемся, однако, к явлению, вдохновившему меня в детстве, – годовой миграции североамериканской данаиды монарха. Истинная природа этого необычайного феномена оставалась загадкой до сравнительно недавнего времени. Честь ее разрешения в значительной степени принадлежит одному человеку, упорному канадскому энтомологу Фредерику Эркарту (1911–2002).

Эркарт с детства был без ума от мотыльков и бабочек, и монарх не мог не привлечь его внимания. Было хорошо известно, что эти насекомые исчезают в зимние месяцы, и даже имелись свидетельства того, что некоторые из них улетают на юг, но на какое именно расстояние они путешествуют, было неясно, а кроме того, нельзя было исключить, что некоторые из них впадают в зимнюю спячку (предположительно в хорошо замаскированных и защищенных местах).

Хотя Эркарт усердно искал впавших в спячку монархов, ему так и не удалось найти ни одного. Куда же они все улетали? Этот вопрос по-прежнему беспокоил его во время Великой депрессии 1930-х годов, когда он был старшекурсником в Университете Торонто, но продолжать эти поиски он мог только в свободное время – «с умелой и энергичной помощью» своей матери.

Во время Второй мировой войны, когда Эркарт работал метеорологом в разных частях Канады, ему удавалось изучать местные популяции монарха, но средства на серьезную исследовательскую программу он смог получить только в 1950 году. Теперь ему помогала жена Нора; вместе они начали работу над проектом, ставшим делом всей его жизни. Поскольку визуально следить за бабочками трудно – а на больших расстояниях и вовсе невозможно, – Эркарты решили попытаться метить их.

Эта задача тоже оказалась непростой, но они научились приклеивать к монархам маленькие бумажные этикетки, на каждой из которых был уникальный номер и просьба нашедшему бабочку сообщить об этом исследователям. Для выполнения этой процедуры нужно было, осторожно удерживая насекомое, соскрести маленький участок микроскопических чешуек, покрывающих его крылья, чтобы можно было надежно прикрепить клейкую этикетку. По-видимому, это не доставляло бабочкам особого беспокойства, хотя и требовало от человека, наклеивающего метки, немалой ловкости.

В 1951 году Нора написала статью о мечении монархов, которая привлекла интерес многих натуралистов и биологов. В результате Эркарта «захлестнули предложения помощи, поступавшие из всех уголков Соединенных Штатов и Канады». В сотрудники программы записались более 300 добровольцев. Это был один из первых и в высшей степени успешных примеров того, что теперь называют краудсорсингом.

При помощи этой маленькой армии добровольцев Эркарты смогли поймать и пометить более 300 000 монархов. Затем начали поступать сообщения видевших их, и постепенно стали проявляться закономерности. Большинство бабочек, помеченных к востоку от Скалистых гор (отдельная популяция, живущая со стороны Тихого океана, ведет себя иначе), по-видимому, летели на юг в Техас и дальше, через границу, в Мексику. В конце концов Эркартам удалось проследить путь мигрирующих бабочек до вулканических горных хребтов к западу от Мехико, но там их след пропадал.

Только в 1970-х годах почти маниакальное упорство Эркартов наконец принесло плоды. Отчаявшись продвинуться хоть сколько-нибудь дальше при помощи меток, они стали публиковать в мексиканских газетах объявления в надежде, что кто-нибудь поможет им найти последний недостающий фрагмент этой головоломки.

В 1973 году одно из их объявлений увидел живший в Мехико американец Крис Бруггер. Вместе со своей мексиканской подругой Каталиной Агуадо он отправился на поиски монархов в своем жилом автофургоне. Два года спустя они попали высоко в горах в грозу с градом, но с неба сыпался не только град – на них падали также тысячи побитых градом монархов. Вскоре они обнаружили первое из зимовий, которые так долго не могли найти Эркарты. На елях, соснах и кедрах собрались буквально миллионы монархов, сидевших в таких количествах, что деревья гнулись под их тяжестью. Земля в лесу была усыпана толстым слоем мертвых бабочек, которыми лакомился местный скот.

Сами Эркарты приехали на это место со всей возможной поспешностью, и им даже удалось найти нескольких бабочек с приклеенными этикетками. Это и было то самое неопровержимое доказательство, которое они искали: по меньшей мере некоторые из сидевших на деревьев насекомых действительно попали туда в результате перелета на юг из Соединенных Штатов. Дальнейшие исследования, в которых проводились измерения изотопов углерода и водорода в крыльях бабочек, позволили ученым определить, где именно откармливались гусеницы, от которых они произошли. Большинство монархов, отдыхавших в мексиканских горах, прилетели со Среднего Запада США.

В 1975 году Эркарт объявил об этом поразительном открытии, не раскрывая, однако, точного места зимовки. Он сказал только, что оно находится «на склоне вулканической горы, расположенной в северной части мексиканского штата Мичоакан, на высоте немногим более 3000 метров». Несомненно, Эркарт опасался, что чрезмерное внимание общественности может повредить хрупким бабочкам, но при этом он отказался поделиться подробной информацией даже с коллегой-лепидоптерологом Линкольном Брауэром, который также увлекался монархами. Более того, он даже попытался направить его по ложному следу.

Однако Брауэра было не так-то легко провести. По обрывкам информации, которые, сам того не сознавая, предоставил ему скрытный коллега, он сумел догадаться о местоположении первого места зимовки, а к 1986 году нашел еще одиннадцать. В первом из них на площади 3,7 акра находилось более 14 миллионов бабочек. Все места зимовок расположены – или были расположены – в лесах на высоте около 3000 метров, где бабочки могли проводить зимние месяцы в состоянии спячки, которое называют диапаузой, в прохладных, но стабильных условиях.

В поразительных открытиях Эркарта, ставших мировой сенсацией, не было ничего удивительного для местных жителей, которые давно знали об этих необычайных скоплениях бабочек. Сегодня эти места зимовок, хотя их масштабы и число сильно уменьшились, стали популярным аттракционом для туристов.

Весной, когда дни становятся длиннее, бабочки приходят в состояние полового возбуждения и огромными массами взлетают с деревьев. Самцы посыпают самок возбуждающей пыльцой и стараются прижать их к земле. После лихорадочного спаривания бабочки устремляются на север, причем многие из самцов в пути гибнут. Самки откладывают яйца на растения ваточника на юге Соединенных Штатов и умирают. Из яиц вылупляются гусеницы, которые откармливаются и в конце концов окукливаются.

Затем появляется новое поколение взрослых бабочек, которые улетают на север, где самки снова откладывают яйца. В конце лета, когда день становится короче, последнее поколение взрослых бабочек (четвертое или даже пятое) направляется на юг, в Мексику. В начале своего долгого путешествия некоторые из них находятся в Канаде. Они могут пролетать до 3600 километров за 75 суток – приблизительно по 50 километров в день. Однако эти насекомые никогда раньше не пролетали по этому маршруту, и у них нет никого, кто мог бы показать им дорогу.

Во время перелета на север навигационная задача самок монарха сравнительно проста. Им нужно всего лишь найти растения ваточника и отложить яйца. Но когда по все более коротким и прохладным осенним дням становится ясно, что пора лететь на юг, самцам и самкам нужно найти обратную дорогу к дальним, изолированным местам зимовки. Хотя представить себе, как им это удается, трудно, несколько замечательных открытий, сделанных за последние лет двадцать, полностью изменили наше понимание этого процесса.

В 1990-х годах Сандра Перес (из Аризонского университета), опираясь на предыдущие работы фон Фриша и Венера, решила выяснить, использует ли монарх солнечный компас, как это делают медоносные пчелы и муравьи-бегунки. Она использовала так называемую методику «сдвига часов» (clock-shift): одну группу монархов держали в помещении, в котором свет включали и выключали так, чтобы создалось впечатление, что световой день начинается и заканчивается на шесть часов позже естественного. Вторая контрольная группа также находилась в помещении, но не подвергалась никаким сдвигам часов, а третья состояла из пойманных в дикой природе бабочек, которых вообще не запирали.

Перес и ее энергичные коллеги выпускали бабочек по одной и оценивали их направление при помощи ручного компаса, бегая рядом с ними. Сравнив затем средние направления трех групп, они выяснили, что бабочки, подвергавшиеся сдвигу часов, летели на западо-северо-запад, а все бабочки из контрольных групп – в обычном направлении, на юго-юго-запад.

Именно этого и следовало ожидать, если бабочки используют солнечный компас с поправкой на время. Перес отметила также, что монархи, по-видимому, способны удерживать направление при наличии облачности. Поэтому она предположила, что у них есть некий запасной «неастрономический» компас, возможно использующий магнитное поле Земли.

Несколько лет спустя Хенрик Моуритсен, ведущий исследователь бионавигации, работающий в Ольденбургском университете в Германии, и его коллега Барри Фрост из Университета Куинс в Кингстоне, в канадской провинции Онтарио, придумали способ слежения за ориентацией насекомых в полете с более высокой точностью – и гораздо меньшим количеством беготни. Они привязывали бабочек внутри своего рода имитатора полета, что позволяло им отслеживать и регистрировать направление их полета до четырех часов подряд (что соответствует перелету на расстояние около 65 километров).

Моуритсен и Фрост применили сдвиг часов к двум группам бабочек: у одной группы часы «спешили», а у другой «опаздывали» на шесть часов. Бабочки контрольной группы устойчиво направлялись, более или менее в соответствии с результатами Перес, на юго-запад. Более того, среднее направление замечательно точно соответствовало маршруту, который в конце концов привел бы их к месту назначения в Мексике.

Ориентация двух групп со сдвинутыми часами также была в высшей степени однородной: «спешащие» летели на юго-восток, а «опаздывающие» – на северо-запад. Величина различий в направлении хорошо соответствовала предсказаниям, сделанным на основе изменений азимута солнца, что убедительно свидетельствует об использовании бабочками солнечного компаса с поправкой на время.

Стив Репперт и его коллеги с медицинского факультета Массачусетского университета провели впоследствии серию экспериментов, которые показали, что монархи реагируют не только на положение солнца в небе, но, подобно медоносным пчелам и муравьям-бегункам, на Е-векторы поляризованного света. Чтобы учитывать изменения положения солнца в течение дня, бабочкам – как и муравьям в пустыне и медоносным пчелам – нужны какие-то часы. По-видимому, этот механизм зависит от информации, получаемой через усики, потому что насекомое с отрезанными или закрашенными усиками теряет способность вносить поправки на время. Правда, пока что неясно, как именно он работает.

Стенли Хайнце и Репперт нашли в центральном комплексе головного мозга монарха клетки, настроенные на определенные углы Е-векторов, очень похожие на те, которые до этого были обнаружены у саранчи. Поэтому возможно, что монархи обладают способностью ориентироваться по узорам Е-векторов, даже когда сам солнечный диск скрыт облаками. Поскольку рисунок Е-векторов может быть неоднозначным, бабочкам нужно уметь не только отслеживать азимут солнца, но и измерять его высоту в небе. Для этого процесса, вероятно, требуются сигналы от вторых часов, расположенных в мозге, хотя их природа также еще не установлена.

Та система, которую я описывал до сих пор, уже получается необычайно сложной и замысловатой, но она, возможно, имеет и еще одно измерение. Как подозревала Перес, у монарха могут иметься еще и магнитные навигационные приборы.

Патрик Гуэрра и Репперт поставили на имитаторе полета опыты, в которых монархов подвергали воздействию искусственного магнитного поля в рассеянном свете. Хотя в этом эксперименте участвовало лишь небольшое количество бабочек, его результаты заставляют предположить, что у монарха может иметься компас наклонения. Гуэрра предполагает, что основу такого компаса составляют светочувствительные рецепторы в усиках бабочки и он служит запасным механизмом, когда астрономические ориентиры недоступны.

Но с этим согласны не все. Моуритсен и Фрост, исследовавшие в своих имитаторах полета 140 бабочек, не нашли никаких свидетельств ориентации по магнитному полю. В более позднем эксперименте с перемещением они измеряли среднее направление полета мигрирующих монархов – сперва в Онтарио, потом в Калгари, после перевозки на 2500 километров к западу. Из Онтарио бабочки в основном летели в верном направлении к Мексике (на юго-запад), как и в более ранних исследованиях. Однако из Калгари они летели по аналогичному маршруту, который в конце концов привел бы их к Тихому океану, если бы им удалось преодолеть Скалистые горы. По-видимому, они не смогли внести в свой курс поправку на перемещение на запад.

Кроме того, Моуритсен и Фрост тщательно исследовали большое количество данных по повторно пойманным меченым бабочкам, накопленных в течение многих лет. Они заключили, что бабочки попросту следуют общим курсом на юго-запад, который определяет их солнечный компас. Однако тут, кажется, играет роль и другой фактор. Элементы рельефа – например, высокая стена Скалистых гор (перелететь через которые бабочки не могут) и берег Мексиканского залива (вдоль которого они обычно летят, предпочитая не пересекать открытые акватории) – образуют физические барьеры, которые, подобно воронке, направляют устойчивые потоки бабочек в сторону Техаса и Мексики.

Наконец, есть еще одна великая загадка. Хотя разнообразные механизмы, которые я описал, вполне могут позволить бабочкам попадать к месту назначения с точностью до нескольких сотен километров, пока что неясно, как именно им удается находить свои места зимовки в горах центральной части Мексики. Один из возможных ответов на этот вопрос состоит в том, что на заключительных этапах перелета бабочки могут ориентироваться по какому-то запаховому сигналу – возможно, по запаху тел своих мертвых сородичей, которые покрывают землю в их высокогорных убежищах.

Ежегодная миграция североамериканской данаиды монарха – одно из самых замечательных чудес природы, но будущие поколения, может быть, уже не смогут увидеть этого чуда. Дело не только в том, что леса, в которых зимуют эти животные, сокращаются из-за незаконной вырубки. Бабочкам угрожают и многие другие опасности, в том числе безрассудное применение пестицидов и гербицидов, которые либо убивают их самих, либо уничтожают пищевые растения, которыми они кормятся. Так что у ученых, возможно, остается совсем немного времени, чтобы найти последний недостающий фрагмент этой головоломки.

Результаты более свежих исследований, основанных на измерении содержания дейтерия в воде, найденной в телах стрекоз, не противоречат гипотезе Андерсона. Более того, из них следует, что маршрут стрекоз, прилетающих на Мальдивы, оказывается даже длиннее, чем предполагал Андерсон: возможно, их путешествие начинается на севере Индии или в Непале, а может быть, даже за Гималаями.

Хотя с «октябрьским летуном», по-видимому, сравниться не может никто, летающие насекомые вообще проявляют поразительные способности к миграции. По дальности перелета, соотнесенной с размером тела, самые дальние миграционные маршруты насекомых приблизительно в 20 раз больше, чем у самых крупных птиц. Одна из причин этого состоит в том, что насекомые очень хорошо умеют использовать ветер.