Текст книги "Как мозг учился думать"

Выбор профессии

В предыдущей главе мы познакомились с наименее способными учениками. Невольно бросается в глаза огромная разница между тем, что они умеют делать сами и чему их удалось научить в лаборатории. К тому же оказалось, что эти на первый взгляд примитивные создания владеют очень сложными навыками. Инфузории умудряются сортировать мелкие частички, взвешенные в воде, отправляя в «рот» съедобные и выбрасывая остальное. Гидра способна ловить и убивать мелких животных. Земляные черви – рыть норки и затаскивать туда различные предметы. А миноги сооружают на дне водоемов гнезда для своей икры, выполняя большой объем работ. Причем все эти сложные навыки у них врожденные. Никаких усилий для их приобретения примитивные животные не делали. А научиться чему-нибудь сверх того, что они уже умеют, им трудно. Приобретаемые ими совсем простые, да к тому же еще и непрочные, навыки не идут ни в какое сравнение с очень сложным врожденным поведением.

Теперь нам предстоит встретиться с более развитыми существами, чье поведение еще значительно совершеннее. Со стороны может даже показаться, что они знают все, что им может пригодиться в жизни, и больше им ничему учиться не надо. Давайте выясним, насколько сложным может быть врожденное поведение, и попробуем разобраться, могут ли эти существа обойтись без дополнительного обучения. Некоторые насекомые: муравьи, термиты, пчелы, осы – живут большими сообществами – семьями. Уклад их жизни столь удивителен и совершенен, что ученые прошлых столетий считали такие семьи своеобразными государствами, управляемыми мудрыми правителями. Современных зоологов больше поражает четкое распределение обязанностей между совместно живущими насекомыми. Обычно члены семьи делятся на несколько отдельных каст, а представители каждой касты в свою очередь могут делиться на группы по профессиональному признаку в соответствии с выполняемыми обязанностями.

В семьях медоносных пчел три касты: самки, или царицы, весь смысл жизни которых в беспрерывном откладывании яичек, самцы-трутни, обеспечивающие оплодотворение отложенных яичек, и рабочие, на плечи которых возложены все строительные и хозяйственные заботы: добывание корма, выращивание и воспитание подрастающего поколения, обслуживание самцов и самок, – в общем, абсолютно все заботы, вплоть до создания микроклимата в собственном доме.

Если приглядеться к жизни пчелиного улья, сразу бросается в глаза, что каждая рабочая пчела имеет свои вполне определенные обязанности. Одни целый день трудятся на строительстве сот, другие «нянчат» личинок, третьи – с раннего утра снуют от цветка к цветку, собирая нектар и пыльцу. Как выбирает пчела себе профессию? Как осуществляется в семьях профориентация? Кто и как готовит молодых специалистов?

В семьях, где всего три касты, профессия рабочих особей зависит только от их возраста. Специально учиться им не приходится. Родители не проявляют никакой заботы о воспитании своих детей, да и не могут ничему научить, так как сами совершенно ничего не умеют делать. Рабочим пчелам ни одной специальностью овладевать не приходится. Профессиональные навыки у них врожденные. Они получают их в наследство в виде химических инструкций, написанных на хромосомах ядра половых клеток, из которых произошли.

В семье медоносных пчел самые молоденькие труженицы заняты малоквалифицированной деятельностью. Они остаются работать в «роддоме», наводя порядок в старых, уже бывших в употреблении, ячейках сот, то есть чистят колыбельки, из которых сами недавно вывелись. Уже на четвертый день жизни им доверяют кормление взрослых личинок пергой. Так называется пчелиный «хлеб», приготовленный из консервированной цветочной пыльцы. Затем пчелы становятся настоящими кормилицами. На восьмой день жизни у них развиваются железы, вырабатывающие особую питательную жидкость – пчелиное молочко, которым кормят совсем молоденьких личинок и матку. Когда молочные железы прекратят свою функцию, пчела становится кладовщицей. Теперь она целый день дежурит у летка, принимает от сборщиц доставленную в улей пищу и заботливо складывает ее в свободные ячейки, подготавливая для консервирования. Этим трудом пчелы занимаются около недели, а затем переходят и сферу бытового обслуживания, работая дворниками, подметальщиками, поломойками, мусорщиками. Наиболее способные поступают в химчистку, приводя в порядок «одежду» других пчел, особенно сборщиц цветочного нектара, которые, странствуя по свету, всегда могут перепачкаться.

Когда у рабочих пчел полностью разовьются восковые железы, они становятся строителями, участвуя в возведении сот. Весь первый период своей жизни рабочие пчелы находятся безвыходно в родном улье. Их жало еще не имеет яда, а появляться невооруженным в этом полном опасности мире крайне рискованно. Только когда у пчелы, наконец, разовьются ядовитые железы, ее рабочее место переносится поближе к летку. В это время она служит в вооруженной охране улья, присматриваясь через его узкую дверь к огромному и страшному миру. Самая последняя профессия – сборщика нектара и пыльцы. Теперь до своего последнего часа пчела будет снабжать пищей свою большую семью. Эта многообразная деятельность пчелы развертывается всего лишь на протяжении шести недель. Очень короткая, но какая богатая событиями жизнь.

Тот же принцип распределения обязанностей существует и в семьях других общественных насекомых. В летний солнечный день остановитесь у лесного муравейника. За маленькими тружениками можно наблюдать часами. Поражает и деловитость и организованность. Вон небольшой муравьишка тащит на купол муравейника сухую еловую хвоинку, видимо, собирается заняться ремонтными работами. У подножия муравьиного дома другой муравей атаковал жука. Жертва отчаянно защищается, но на помощь охотнику уже спешат товарищи. Там десяток муравьев волокут довольно большую гусеницу…

В наиболее развитых семьях муравьев может быть до десяти «каст». Жизненный уклад такого муравейника чрезвычайно сложен. Давайте сначала познакомимся с семьями попроще, например с муравьями-жнецами. Живут эти насекомые в степях и пустынях нашей страны и Северной Африки и питаются исключительно семенами различных растений. В семьях жнецов пять каст. Кроме самцов и цариц существуют мелкие рабочие муравьи, крупные рабочие – их называют «солдатами» – и муравьи промежуточного размера. Как и у пчел, у всех рабочих муравьев смена профессий осуществляется в совершенно определенной последовательности, но продолжительность работы на каждой должности и сроки перехода на новую работу у каждой «касты» свои. Сначала молодые муравьи работают «по дому» домработницами и няньками, затем превращаются в домостроителей и под конец становятся «фуражирами», доставляя в гнездо пищу. Солдаты первыми двумя профессиями занимаются очень недолго и вскоре целиком специализируются на добывании пищи. Мелкие рабочие, напротив, много времени отдают домашним профессиям, а в фуражиров переквалифицируются только в глубокой старости, если, конечно, доживут до этого возраста.

У фейдоле, относящихся к числу самых крохотных муравьев, два вида рабочих, мелкие и большеголовые солдаты. У них, наоборот, маленькие муравьишки быстро разделываются с домашними профессиями, а остаток жизни посвящают добыванию «хлеба насущного». Солдаты, как правило, на всю жизнь привязаны к дому. Главная их обязанность – охранять гнездо, а в свободное от вахт время перетирать своими огромными челюстями принесенные фуражирами зерна.

Хотя самки общественных насекомых чрезвычайно плодовиты, рабочих рук часто все-таки не хватает. Для того чтобы из отложенного «царицей» яичка вырастить нового рабочего муравья, требуется затратить много труда и много времени. Некоторые виды муравьев сумели найти выход из этого затруднительного положения, превратившись в рабовладельцев. В наших лесах услугами рабов пользуются рыжие лесные муравьи, кроваво-красные муравьи и пахучие муравьи-древоточцы. Они нападают на более слабые гнезда своих соседей, захватывают и переносят к себе их личинки куколок. Иногда «царицы» единолично покоряют целые муравьиные семьи. Молодая самка рыжих лесных муравьев, проведав каким-то образом, что семья бурого лесного муравья осталась без «царицы», проникает в гнездо и захватывает в нем власть. Поработив бурых рабочих муравьев, она эксплуатирует их, возложив на своих «рабов» все заботы о собственном потомстве. Самка волосистого желтого муравья, проникнув в гнездо черного садового, без лишних церемоний убивает черную «царицу» и занимает ее место. Наконец, у эпимирм и анергатесов вообще не бывает собственных рабочих особей. Они всю жизнь пользуются услугами порабощенных муравьев. Такая семья существует лишь два года, пока не умрет в гнезде последний раб. Ни рядовые захватчики, ни новая «царица» ничему новому не учат порабощенных рабочих муравьев. Они и в семье захватчиков выполняют ту же работу, что была возложена на них в родном доме.

Механизм смены профессий у пчел и муравьев в первом приближении ясен. Он запрограммирован генетически и осуществляется примерно так же, как рост и развитие любого организма. Гораздо загадочнее существование «каст». Очень интересно выяснить, чем определяется, к какой из трех «каст» будет относиться пчела или к какой из десяти «каст» – муравей, выросшие из отложенного «царицей» яйца. Это заранее предопределено и зависит только от условий их жизни, главным образом от питания.

Рабочие пчелы по своему происхождению такие же самки, как и пчелиная матка. Только владычицу улья от рождения до самой смерти кормят исключительно пчелиным молочком, да еще добавляют туда какие-то специальные стимулирующие вещества. Поэтому она и становится маткой. Эта полноценная, калорийная и богато витаминизированная пища обеспечивает ей нормальное развитие и половое созревание. Остальные личинки получают молочко только первые три дня жизни и, лишенные стимулятора, на всю жизнь остаются недоразвитыми. Впрочем, и для рабочей пчелы не все еще потеряно. Если на девятый-десятый день ее жизни – как раз в тот период, когда у рабочих пчел наиболее интенсивно функционируют молочные железки, – в улье не окажется личинок, нуждающихся в молочке, и его некуда будет девать, рабочая пчела преображается. Видимо, ее организм, используя собственное молочко, несколько наверстывает в развитии, и она приобретает способность откладывать яички. Правда, из этих неоплодотворенных яичек развиваются только трутни.

Процесс создания «каст» в более совершенных семьях значительно сложнее. У некоторых видов термитов мелкие рабочие нянчатся с детворой, а крупные фуражиры и охраняющие их солдаты странствуют в поисках корма. Их личинкам уже заранее известно, кто кем будет, став взрослым. Решают судьбу молодежи взрослые термиты. Если пищи вокруг много и фуражиры добывают продовольствие в достаточных количествах, царицы откладывают много яиц, а это значит, что семье скоро потребуется большое количество нянек, и они действительно появляются заблаговременно. Способ выращивания нянек прост. Личинки на полноценной пище быстро развиваются, взрослеют и начинают работать совсем крошками, когда им, как говорится, от горшка два вершка. Так на всю жизнь и остаются они мелкими рабочими термитами, няньками, поломойками, строителями.

Солдат и крупных фуражиров начинают выращивать, если ощущается нехватка продовольствия. Когда корма становится так мало, что даже самцы и самки голодают, они начинают выделять особое вещество, которое няньки переносят личинкам. Это химический приказ расти большими и скорее отправляться на поиски корма. Однако приказ будет понят личинкой только в том случае, если его доведут до ее сведения на сорок пятый–шестидесятый день после предпоследней линьки. Теперь все дело в корме. Если личинок кормить досыта, то уже через две недели на свет появятся когорты крупных фуражиров и солдат, если впроголодь – пополнение в армию придет лишь через три месяца. Новобранцы, влившиеся в ряды солдат и фуражиров, могут вскоре завалить термитник кормом. Такую возможность важно предвидеть заранее. Поэтому солдаты тоже выделяют специальное вещество, являющееся приказом об отмене очередного набора. Каждый термит выделяет этого вещества очень мало. Поэтому приказ может вступить в силу, только когда солдат станет достаточно много и они общими усилиями доведут его до всеобщего сведения. Интересно, что личинкам этот приказ будет понятен лишь на сорок пятый–шестидесятый день после предпоследней линьки. Оказывается, стать солдатом не так уж просто.

Когда ученые в лаборатории изучают умственные способности животных, они не забывают поинтересоваться, какого пола их подопечные, так как нередко бывает, что в этом отношении самцы и самки далеко не одинаковы. У муравьев, пчел и термитов, вероятно, умнее «женщины». В их семьях все рабочие «касты» – строители, фуражиры, солдаты – являются существами женского пола. Напротив, мужская половина муравьиного племени особыми талантами не блещет. Правда, мы не знаем, действительно ли они глупы или просто не имеют возможности проявить свой ум, так как им отведена пассивная роль бездельников. Недаром у многих видов муравьев лишних самцов принято безжалостно убивать.

Рабочие «касты» общественных насекомых комплектуются одними «женщинами», правда немного недоразвитыми. Полноценные «женщины» по своим психическим способностям им не уступают, если условия жизни дают им возможность проявлять свои таланты. У многих видов муравьев и пчел самкам-нрвательницам приходится самостоятельно, без чьей либо помощи строить новый дом и выкармливать первое поколение детей. Безусловно, будущие «царицы», в одиночку закладывающие основу новой семьи, должны многое уметь и обладать незаурядным «умом».

Производственная учеба

До сих пор у нас разговор шел о том, могут ли примитивные животные учиться, какие знания они способны приобрести и сколько времени их хранят. Мы убедились, что могут. Не очень многому, но все-таки кое-чему научиться в состоянии. Кроме того, мы узнали, что все без исключения животные, и в первую очередь именно примитивные существа, появляются на свет с огромным багажом знаний и самых необходимых им навыков. Невольно возникает вопрос: стоит ли столь образованным животным еще чему-нибудь дополнительно учиться? Есть ли смысл тратить на учебу силы и время?

Еще недавно зоологи считали, что насекомые действуют как автоматы по полученным в наследство программам поведения и отклониться от них – научиться чему-нибудь новенькому – не способны. Да и зачем им учиться, рассуждали ученые. Их жизнь так непродолжительна, что на обучение и времени тратить не стоит. Даже если и успеешь за свою короткую жизнь научиться чему-нибудь полезному, вряд ли представится возможность применить свои знания на практике.

А жизнь насекомых действительно коротка. Поденка, став взрослой, живет всего несколько часов. В крайнем случае, сутки. Тут действительно не до учебы, успеть бы подыскать подходящее местечко, чтобы отложить яички и обеспечить процветание рода.

Поденка – крайний случай. Но и у большинства других насекомых век невелик. Из яиц бабочки-крапивницы, которых можно встретить даже в центре больших городов, если на пустырях сохранились куртинки крапивы, вскоре выведутся крохотные червячки и всего за несколько недель станут толстыми, хорошо упитанными гусеницами, а затем окуклятся и превратятся в красивых бабочек, век которых тоже короток. Детство – самая пора для учебы, но для чего им учиться. У гусеницы совсем другая жизнь, чем у красавицы бабочки, и чему бы она ни научилась, живя на листе крапивы, взрослой бабочке оно вряд ли когда-нибудь пригодится. Крапивой она интересуется только для того, чтобы отложить здесь яички, и навещать своих детей не будет. А значит, и бабочке учиться не обязательно: чему бы она ни научилась, передать свои знания потомству она не сможет. Какой смысл крапивнице тратить время на обучение, если ни ей, ни детям пользы от этого не будет?

Но природа – мудрый творец. И оказалось, что все без исключения насекомые не только способны, но действительно все время чему-нибудь учатся. Если поденку, присевшую на лист кувшинки, невдалеке от воткнутого в землю красного флажка, чтобы отложить здесь яички, несколько раз грубо согнать, она быстро запомнит, что тут ей угрожает опасность, и станет выбирать место подальше от всяких флажков и ярких предметов.

Среди насекомых есть свои интеллигенты. Это муравьи, пчелы, термиты. Они не только получают по наследству от родителей гораздо больше знаний, чем другие насекомые, но и относятся к самым прилежным ученикам. Муравьи учатся постоянно, а попав в неожиданную ситуацию, умеют принимать разумные решения. Обучение для муравья совершенно необходимо. Если бы рабочие муравьи систематически не повышали свою «квалификацию», муравьиной семье вряд ли бы хорошо жилось. И ничего удивительного здесь нет. Среди насекомых муравьи являются долгожителями. Царицы некоторых видов муравьев живут до двадцати лет, а рабочие муравьи – до семи лет. Прямой расчет еще смолоду приобретать опыт. Он может пригодиться и под старость. А самое главное, муравьи живут огромными семьями. Любой муравей, научившись чему-то новенькому, может тут же обучить двух-трех своих младших сестричек, а те, в свою очередь, обучить муравьишек следующего поколения. Так «открытие» одного муравья может стать всеобщим достоянием и передаваться из поколения в поколение. А учиться у старших особенно легко. У муравьев чрезвычайно сильно развит инстинкт подражания. Они с удовольствием повторяют все, что делают их опытные товарищи, можно сказать, обезьянничают.

Чтобы успешно учиться, нужно обладать хорошей памятью. Муравьи на нее не жалуются. Активные фуражиры, ведущие самостоятельный поиск пищи, хорошо знают свой охотничий участок и отлично помнят дорогу домой. Если муравьиную тропу перегородить замысловатым лабиринтом, фуражиры, поблуждав в его закоулках, в конце концов находят проход и затем помнят путь в лабиринте не меньше четырех дней, даже если все это время из-за плохой погоды им пришлось безвылазно сидеть дома.

По способности находить дорогу в лабиринте можно узнать, какие виды муравьев более умные. У ученых особенно популярен лабиринт, составленный из стеклянных цилиндров, так как он достаточно сложен, а сквозь его прозрачные стенки удобно наблюдать за поведением насекомых. Для постройки лабиринта берут пять-шесть цилиндров разного размера. На земляной манеж кладется приманка и последовательно накрывается всеми цилиндрами, начиная с самого маленького и кончая самым большим. В земле под стенкой каждого цилиндра устраивают норку, чтобы муравьи могли под него проникнуть. Входы в норки соседних цилиндров располагаются далеко друг от друга на противоположных сторонах цилиндров, и муравьям приходится побегать, чтобы разобраться в устройстве лабиринта и добраться до пищи.

Для прыткого степного муравья, действующего на своей кормовой территории в одиночку, одолеть такой лабиринт не представляет большого труда. Любой фуражир, заметив сквозь прозрачные стенки соблазнительную приманку, непременно доберется до нее. Из двадцати–сорока луговых муравьев за первые четыре часа самостоятельно найти дорогу к приманке способны лишь два-три, но позже, используя опыт более одаренных фуражиров, этому научатся еще восемь–десять.

У муравьев мирмика и лазиусов в глубь лабиринта тоже проникает самостоятельно всего два-три фуражира, но уже через полчаса-час они приводят себе на помощь до двухсот носильщиков. Выходит, что прыткие степные муравьи – самые умные, а среди луговых муравьев умных всего десять–пятнадцать процентов. Остальные ни сами справиться с трудной проблемой, ни научиться от других выполнению сложных программ не в состоянии.

У муравьев развита не только зрительная память. Они обладают развитым чувством времени и широко этим пользуются. Если невдалеке от кормовой дороги строго в определенное время выставлять кормушку, то фуражиры очень быстро запомнят время появления пищи и будут точно в срок собираться на этом участке. Уже после того как их перестанут подкармливать, муравьи будут приходить сюда еще не менее пяти дней, точно соблюдая урочное время.

Некоторые виды муравьев занимаются скотоводством. Они обзаводятся стадами крохотных коровок-тлей, пасут их, охраняют от врагов, строят им хлевики, осенью укрывают от холода, а летом доят. В теплую устойчивую погоду коровки выделяют падь – сладенькую водичку, которая очень нравится муравьям. Когда удойность коровок сильно возрастает, муравьи-фуражиры не успевают собирать и уносить домой всю выдоенную падь. В этот период им совершенно необходима помощь. Опытные фуражиры вербуют молодежь и обучают ее своей профессии. Работа учителя тяжела в прямом значении этого слова, так как процесс обучения протекает весьма своеобразно. Муравьи не владеют речью. Наставник не может объяснить своему подопечному, что от него требуется. Он просто взваливает ученика себе на плечи и тащит его в колонию тлей. Там ученик познакомится с муравьиными «коровками», напьется до отвала вкусной пади и, наполнив зобик, вместе с товарищами побежит домой. На обратном пути ученику нужно хорошенько запомнить дорогу. Теперь он может самостоятельно вернуться на пастбище тлей и приступить к выполнению повседневных обязанностей фуражира. Одного урока бывает вполне достаточно. А если ученик не обнаружил больших способностей, его принесут в колонию тлей и второй, и третий раз. С глупыми муравьями приходится повозиться.

Овладение навыками фуражира-дояра происходит благодаря выработке у молодого муравья условных рефлексов. Нервная система общественных насекомых по своему устройству напоминает нервную систему дождевых червей. Только у муравьев и пчел надглоточный ганглий, куда стекается информация от органов чувств – глаз, органов обоняния, осязания, вкуса, – устроен гораздо сложнее. Вот почему у них отличная память и легко образуются различные навыки. Насекомые не умеют делать записи, чертить планы, изготовлять карту местности. Все накопленные знания им приходится держать в голове. Хорошо заучив дорогу в колонию тлей, молодой фуражир запомнит ее на всю жизнь, и даже длинная холодная зима не вытравит из его памяти этих воспоминаний. За зиму окружающая местность может сильно измениться, но фуражиры все равно найдут колонию и восстановят к ней дорогу.

Поражает память муравьев. Они строят свои дома так основательно, что их потомки живут здесь десятилетия, иногда сто–двести лет. Сохраняется не только сам муравейник, но его подземные галереи и разветвленные наземные дороги. Чтобы содержать в порядке такое большое хозяйство, надо помнить все подземные переходы, все перекрестки наземных дорог. Живя большой семьей, совместно воспитывая детей, совместно выполняя общественные работы, они имеют возможность учиться друг у друга и воспитывать подрастающее поколение.

Семья лесных муравьев, живущая в большом и ухоженном доме, на самом деле не является единым коллективом, как могло бы показаться случайному наблюдателю. Обычно в гнезде от двух до двенадцати колонн – самостоятельных групп муравьев. Они имеют в подземных этажах собственные помещения, где выращивают свою смену, а снаружи – свою охраняемую территорию с сетью кормовых дорог и тропинок, с собственными стадами тлей.

У рыжих лесных муравьев каждый фуражир, вступая в должность, прикрепляется к одной из периферийных охраняемых территорий. Это его рабочее место. Продвижение по службе состоит в том, что фуражир переходит на участки, все ближе и ближе расположенные от муравейника, и, наконец, получает пост наблюдателя на куполе своего дома. Теперь его задача – бдительно охранять муравейник, а если нападет враг, мобилизовать его обитателей на защиту родного очага. За годы своей службы такой муравей должен хорошо изучить общественное хозяйство, познакомиться с охраняемой территорией, с отдельными охотничьими участками и находящимися там колониями тлей, с сетью муравьиных дорог и тропинок. Эти сведения он будет крепко хранить в своей памяти. Если фуражиры все до одного вдруг погибнут, а в наши дни такие случаи иногда происходят во время обработки леса ядохимикатами, катастрофы не произойдет. Часть нянек и строительных рабочих переквалифицируется в фуражиров, а наблюдатели спустятся с купола и покажут новым, еще неопытным снабженцам кормовые участки, дороги и тропинки, колонии тлей. Гораздо труднее придется муравьиной семье, если вместе с фуражирами погибнут и наблюдатели. Новой смене фуражиров придется заново осваивать территорию, при этом неизбежно часть участков, часть дорог и тропинок, многие колонии тлей будут безвозвратно потеряны.

Муравьи живут долго. За это время живые справочники накапливают массу полезной информации. Эти знания приносят муравьиной семье огромную пользу. Поздней осенью муравьиные дороги укрывает толстый слой опавшей листвы и хвои. Под толщей мусора трудно заметить дорожное полотно. Кажется, что дорога безвозвратно погибла, но к следующему лету ее полностью восстановят. Ученых всегда удивляло чрезвычайное постоянство кормовых дорог, неукоснительно возобновляемых весной на протяжении многих лет. Это одна из заслуг живых справочников. Часть накопленных знаний они успевают передать своим более молодым товарищам. Благодаря умудренным знаниями воспитателям, обучение молодого поколения значительно упрощается, а полученные ими знания оказываются куда более полными, навыки более ценными, чем они могли бы их приобрести самостоятельно, не перенимая друг у друга.