Книга Легко ли плыть в сиропе. Откуда берутся странные научные открытия - Сергей Комаров

В заголовок вынесен типичный вопрос на засыпку. Тут только с человеком все более-менее понятно: любой школьник вам скажет, что люди ориентируются в пространстве по GPS-навигатору. А как выкручиваются насекомые, рыбы, птицы и млекопитающие, братья наши меньшие, у которых нет не то что вышеозначенного навигатора, но даже завалящего компаса?

Возьмем жука-навозника, обитающего в африканских пустынях, – скарабея. Это неутомимое существо катает по песку шарики из навоза. Цель же – найти укромное местечко, где можно шарик спрятать и, отложив туда яйцо, быть спокойным за судьбу потомства, обеспеченного запасом питательного корма.

Однако есть у скарабея очевидная проблема. Как и все живые существа, он несимметричен. Эта асимметрия способна сыграть с ним злую шутку, как с заблудившимся в лесу человеком, лишенным навигатора: из-за того что у человека длина ног разная, он, не имея ориентиров, будет упорно и строго идти только вперед, но траектория его движения окажется дугообразной и в конце концов сомкнется в окружность.

Аналогично и скарабей – если он не будет ориентироваться, то станет двигаться по окружности, то есть по многу раз проходить уже осмотренные, не подошедшие для закладки катышка навоза места, и никогда не размножится. Однако размножается! Значит, у него есть какой-то ориентир среди бескрайних однообразных песков, где даже глазу человека-то не за что зацепиться, не то что фасеткам маленького жука.

Удивительно, но это существо показало себя подлинным обитателем Вселенной (недаром древние египтяне боготворили скарабея), ведь ориентиром для него оказалась сама по себе Галактика – Млечный Путь.

Это интересное обстоятельство выяснил творческий коллектив из шведских и южноафриканских исследователей во главе с Марией Даке (Лундский и Витватерсрандский университеты), получив за работу заслуженную объединенную Игнобелевскую премию по биологии и астрономии за 2013 год.

Для исследования они построили полигон – арену двухметрового диаметра с непрозрачными темными стенками высотой в метр. В центр арены аккуратно сажали жука с навозным шариком и измеряли, за какое время он под ночными небесами доберется до стенки: если путь проходит по прямой, то время окажется минимальным. Конечно, Луна служила самым лучшим ориентиром, и в полнолуние жуки демонстрировали рекордные результаты – около 21 секунды. Звездное небо без Луны, впрочем, также было неплохо – 41 секунда. А вот если неба не было видно, то жук блуждал в два-четыре раза дольше – от 90 до 150 секунд. То есть жуку для ориентировки явно нужны звезды. Но какие? Что он такого важного видит на небе, где не всякий человек сможет найти нужную звезду несмотря на советы "Гугла"?

Для выяснения подробностей арену с жуками перебазировали в планетарий Йоханнесбурга, на куполе которого можно зажечь до 4000 звезд. Там жукам включали и полное небо, и только Млечный Путь, и 18 самых ярких звезд, и их же в окружении слабых – в общем, перебрали все пришедшие в голову комбинации небесных светил. И оказалось, что Млечный Путь и есть самый главный ориентир в отсутствие Луны – вся Галактика целиком, именно в этом случае жук добирался до края арены за 40–50 секунд. А вот только яркие звезды заставляли его блуждать по полторы минуты. Контрольной группой послужили другие южноафриканские жуки-навозники, за которыми наблюдали в природе. Дело в том, что осенью на юге континента Млечный Путь едва виден над горизонтом. И если в это время не было Луны, то свободно живущие жуки теряли ориентацию.

Как же видит жук нашу Галактику? Скорее всего, как яркое пятно на небе: фасетки его глаза не способны различать отдельные звезды. Кстати, авторы исследования отмечают, что аналогично ориентироваться по Галактике должны и другие ночные насекомые и даже земноводные. Правда, пока что только с навозниками удалось поставить столь тщательной опыт с привлечением передовой техники вроде планетария.

Звезды звездами, но что у нас с магнитным полем? Есть ли какая-то ясность, используют его разные живые создания для ориентации или нет? Многие пытались найти ответ на этот вопрос, но поиски скорее порождают новые проблемы, чем дают ответы. Например, австралийский ихтиолог Грэхем Хейс из Университета Суонси проанализировал канадскую статистику, посвященную изучению путей возвращения атлантических лососей в родную реку в районе Ванкувера. И статистику немалую – полвека наблюдений. Суть же их такова.

Перед устьем реки в океане лежит остров, обходить который можно как с севера, так и с юга. Однако год от года большинство рыб выбирают только один из этих путей. С чем же это связано? Ведь считается, что рыбы, как и птицы, и черепахи – в общем, все, кто совершает дальние путешествия, запоминают некую магнитную карту. Она-то и приводит их к цели. Почему же в один год карта ведет их в обход острова сверху, а в другой – снизу? "Эврика!" – воскликнул Грэхем Хейс, разобравшись в физике явления: карта-то не постоянна. Магнитное поле Земли весьма переменчиво. Мало того что его полюса скользят со скоростью в несколько десятков километров в год, так ведь еще имеются как кратковременные, так и долговременные, вековые, изменения его напряженности и склонения. Очевидно, что карта, запомненная рыбой одного года рождения, будет отличаться от той, что возникнет в голове рыбы другого года. Вот они и обходят остров с разных сторон, пользуясь картой, которая уже не соответствует магнитному рельефу.

Ну вот, решение найдено, все отлично, ориентация по магнитному полю доказана. Как бы не так! Ведь есть существа, которые находят дорогу к месту рождения спустя десятилетия, как те же черепахи. За 20 лет магнитный полюс уползет на многие сотни километров, и карта станет совсем иной. Как при такой путанице черепаха сможет ориентироваться? Совершенно неясно.

Трудности с пониманием механизма взаимодействия живых существ с магнитным полем порой приводят к очень остроумным экспериментам, а их авторы получают заслуженную награду. Например, исследование ориентации тел собак относительно геомагнитного поля во время испражнения Игнобелевский комитет удостоил премии по биологии в 2014 году. Получил ее большой творческий коллектив – двенадцать чешских зоологов и физиков во главе с Хайнеком Бурдой, работающим в пражском Чешском университете наук о жизни и Университете Дуйсбурга – Эссена[23]. Ранее этот же коллектив изучал магнитное упорядочение коров, стоящих и лежащих на пастбище, оленей в лесу и охотящихся лис.