Текст книги "Как мы ориентируемся. Пространство и время без карт и GPS"

Идея Гленберга не в состоянии в полной мере объяснить существование столь большого временного промежутка между началом самостоятельного движения в первый год жизни человека и надежным сохранением воспоминаний, которое начинается приблизительно с шестилетнего возраста. Он предположил, что гиппокамп, настроенный на окружающий мир при ползании, вынужден переучиваться после того, как мы начинаем ходить. Но возможно и то, что задержка обусловлена потребностью в опыте, а также тем, в какой мере тот необходим. Требуется довольно много времени, чтобы исследовать окружающий мир и начать формировать сложные когнитивные карты и полноценную систему памяти в гиппокампе, по сложности сравнимую с системой взрослого человека. Собственно, возраст перехода к самостоятельному движению, похоже, не столь важен, как степень вовлеченности ребенка в исследование окружающего мира. В 2014 г. голландские ученые выяснили, что в возрасте четырех лет дети, посвящавшие больше времени исследованию мира, имели более развитую пространственную память, и у них наблюдалась позитивная корреляция с подвижным интеллектом – способностью к решению проблем, выявлению закономерностей и логике. «Ваш годовалый ребенок умеет ориентироваться в квартире, но ему не слишком часто выпадает возможность выходить из нее в парк, – объяснял мне Гленберг. – Потребуется огромный опыт прогулок, чтобы развился этот достаточно сложный набор клеток, которые могут служить хорошей основой для памяти».

В 1999 г. группа ученых из Института биологических исследований Солка в Калифорнии под руководством Расти Гейджа выяснила, что физические упражнения способствуют нейрогенезу в гиппокампе взрослых людей, в частности в зубчатой извилине – той зоне, в которой в гиппокамп входит большая часть связей с другими областями мозга и которая участвует в формировании эпизодической памяти. Недавно трое исследователей из Национальных институтов здравоохранения США, изучавшие старение, сравнили нейроны взрослых мышей, которые провели месяц в клетке с беличьим колесом, с нейронами мышей, которые бегали в колесе неделю, и с нейронами животных, живших в клетке без колеса. В мозге мышей из обеих групп с колесом были обнаружены новые нейроны, а длина дендритов нервных клеток оказалась больше. Ученые решили, что бег, возможно, способствует кодированию пространственной информации, усиливая генерацию нейронов и перестраивая нейронные цепи.

Тот факт, что на развитие гиппокампа влияют такого рода активность и опыт, указывает на его невероятную пластичность, что очень важно для таких сфер, как уход за детьми, образование и лечение когнитивных нарушений. «Это чрезвычайно волнующий факт, потому что созревание мозга часто обусловливают временем и генетической программой, – объяснял мне Травалья. – Мы же демонстрируем, что развитие мозга идет не по фиксированной программе, а определяется опытом».

В 1940-х гг. психологи Жан Пиаже и Бербель Инхельдер предлагали детям «задачу о трех горах». Они помещали куклу на разные области маленького макета с тремя горами и просили ребенка выбрать одну из нескольких картинок, сопоставив ее с тем, как кукла видит гору с того или иного места. В возрасте четырех лет большинство детей не могли представить, что кукла видит иначе, чем они сами, и психологи сделали вывод: маленькие дети руководствуются более примитивной эгоцентричной перспективой, предшествующей логическому мышлению. И только позже, годам к девяти-десяти, дети, по мнению психологов, переключались на аллоцентрическое представление, чтобы закодировать евклидовы объективные взаимоотношения между ориентирами и предположить, как выглядят множественные объекты по отношению друг к другу.

Последующие исследования показали ошибочность этого классического представления о последовательности развития от эгоцентрической перспективы к аллоцентрической. Ньюком продемонстрировала, что маленькие дети в возрасте года и девяти месяцев могут аллоцентрически точно представлять взаимное расположение объектов. В 2010 г. в Journal of Experimental Child Psychology норвежские и французские психологи опубликовали результаты исследования, в котором 77 учеников начальной школы проходили тест на виртуальном лабиринте. Выяснилось, что все пяти-, семи– и десятилетние дети использовали для решения задачи последовательную эгоцентрическую стратегию, однако все они, даже самые младшие, могли применять и аллоцентрическую. Тем не менее чем старше был ребенок, тем более спонтанно он мог переходить к аллоцентрической перспективе и использовать ее с большей точностью; десятилетние школьники могли сориентироваться в самом начале решения задачи и сформировать абстрактный образ лабиринта – «вид сверху» – в точности как взрослые.

Это позволяет предположить, что маленькие дети способны использовать аллоцентрическую стратегию, но в период с пяти до десяти лет ее природа постепенно меняется. В десять лет объем гиппокампа у разных детей может поразительно отличаться. Исследователи выяснили, что физически развитые дети имели больший объем гиппокампа, чем их менее активные сверстники, и это указывает на взаимосвязь между аэробными упражнениями и структурой мозга детей. Более того, эти структурные отличия, по всей видимости, влияют на функции. Те десятилетние дети, которые были более активны и находились в лучшей физической форме, лучше справлялись с задачами на запоминание.

Мы не единственные животные, у которых проявляется пластичная природа гиппокампа и его связь с когнитивными способностями. У нечеловекообразных приматов объем гиппокампа однозначно коррелирует с решением пространственных и непространственных задач, а также может предсказать вероятность их успешного решения. Сьюзен Шульц и Робин Данбар, ученые из Оксфордского университета, изучили 46 разных видов приматов, в том числе горилл, лемуров и макак. Они дали отдельным особям восемь различных заданий, предназначенных для проверки обучения, памяти и познания пространства. Виды приматов с большим объемом гиппокампа лучше справлялись с этими задачами. Выяснилось, что относительный размер мозга коррелирует с социальным научением и использованием орудий, формированием коалиций, способностью обманывать и размером социальных групп, то есть со всеми аспектами когнитивных способностей высшего порядка, так называемых управляющих функций, – это способность организовывать мысли и действия, направлять себя к достижению целей. Возможно, необходимость в появлении усложняющихся управляющих функций была одним из давлений отбора, которые привели к увеличению мозга приматов (и в конечном счете к тому, что появились мы).

Шульц и Данбар также обнаружили, что у птиц, которые прячут еду в разных местах, а через несколько дней или даже месяцев возвращаются за ней, относительный размер гиппокампа больше, чем у других видов. В одном из предыдущих исследований, в конце 1980-х гг., они выбрали 35 разных видов и подвидов птиц из отряда воробьинообразных (в который входит более половины всех видов птиц в мире), использующих пальцы для того, чтобы держаться на ветке, и препарировали мозг 52 экземпляров, взятых из живой природы. Некоторые птицы принадлежали к тем видам, которые делают запасы еды, а некоторые ограничивались добычей корма. Исследователи хотели найти ответ на вопрос: требует ли запасание еды повышенных затрат памяти? Обладают ли птицы, делающие запасы, некими особыми способностями, связанными с пространственной памятью? И может ли это отражаться на объеме их мозга? Шульц и Данбар обнаружили, что у черноголовой гаички, запасающей еду в лесу, гиппокамп занимает на 31 % больший объем, чем у ее близкой родственницы, большой синицы, которая выискивает корм.

Семь лет спустя Шульц и Данбар решили исследовать еще один вид, обычную садовую славку. Будет ли гиппокамп садовых славок с большим опытом миграции отличаться от гиппокампа тех, которые еще никуда не летали? Если да, то они, вероятно, похожи на тех таксистов, у которых запоминание улиц Лондона приводило к увеличению объема серого вещества в гиппокампе. Исследователи сравнили мозг молодых птиц, еще не совершавших ежегодные перелеты из Европы в Африку и обратно, с мозгом тех, кто имел опыт миграции, и выяснили, что у последних объем гиппокампа значительно больше – это был результат возраста и опыта. Другие исследования, проведенные на голубях, показали, что у них гиппокамп важен для запоминания ориентиров – при повреждении этого отдела мозга они теряли способность находить дорогу домой.

Черношапочные гаички не только возвращаются к сделанным запасам – сначала они посещают те места, где лежит самая вкусная, по их мнению, еда. Но и они не могут тягаться с голубой кустарниковой сойкой, которая помнит не только то, где она сделала запасы, но и то, когда она их сделала. Любимая еда соек – личинки восковой моли, но только свежие; засохшие личинки не столь привлекательны. Двое исследователей, Николя Клейтон и Энтони Дикинсон, поставили следующий эксперимент: они давали голубым кустарниковым сойкам личинки восковой моли, а через четыре часа предлагали птицам на выбор взять корм из тайника – личинки или арахис. Но в некоторых случаях птицам предлагали выбор спустя пять дней после того, как они спрятали личинки. Через четыре часа птицы предпочитали личинок, а через пять дней – арахис. Они не только помнили, что именно спрятали, но и когда. Означает ли это, что голубая кустарниковая сойка обладает эпизодической памятью?

Разница в когнитивных способностях людей и других видов животных, по всей видимости, обусловлена не столько размером, сколько количеством нейронов, а главное – тем, где расположены эти нейроны. Мозг африканского слона в три раза больше, чем наш, и в нем в три раза больше нейронов. Но в гиппокампе слона меньше 36 миллионов нервных клеток, а в нашем – 250 миллионов. Тем не менее участки обитания некоторых африканских слонов превышают 30 тысяч квадратных километров. Обладают ли они особой координацией пространственной памяти и органов чувств, позволяющей им не заблудиться на такой территории? Некоторые специалисты предположили, что слоны, подобно людям, должны ориентироваться в пространстве при помощи гиппокампа. Однако киты способны преодолевать многие тысячи километров, хотя у них необычайно маленький гиппокамп, а у взрослых особей не наблюдается нейрогенеза.

Попытка представить, как животные воспринимают мир, расширяет наше воображение. Ученый Якоб фон Икскюль считал, что поведение животного можно объяснить только с учетом его внутреннего – сенсорного – мира. По его мнению, организмы обитают в собственном умвельте (немецкое слово Umwelt означает «окружающий мир»), и он использует это понятие для объяснения того, как эволюционировали субъективные сенсорные впечатления животных, чтобы соответствовать их потребностям. Согласно этой гипотезе, пчелы живут в ультрафиолетовом мире потому, что он позволяет им ориентироваться по поляризованному свету, а волки обитают в мире запахов, чтобы создавать ориентиры и карты важных мест. Возможно, американский зяблик не видит менее яркие звезды, поскольку только так может прославлять свой компас – Полярную звезду.

Пытаясь осмыслить запутанные связи организмов и среды, Икскюль обращался к музыкальной метафоре. Каждый организм подобен мелодии, которая резонирует и гармонирует с живыми существами вокруг него. Он писал: «Все живые существа ведут свое происхождение от дуэта»[76]76
  Buchanan Brett. Onto-Ethologies: The Animal Environments of Uexküll. Heidegger, Merleau-Ponty, and Deleuze, 2009. P. 26.


[Закрыть]. Для ребенка этот дуэт, по всей видимости, представляет собой взаимодействие между нейронами, которые активизируются в его мозге, и тем местом, в котором ребенок растет.

Птицы, пчелы, волки и киты

Однажды утром, в дни моей поездки в Арктику, я встала пораньше, надела толстые непродуваемые брюки и анорак с капюшоном, отороченным волчьим мехом, перебралась через взрослых и детей, спящих на полу однокомнатного домика, приоткрыла фанерную дверь и протиснулась в щель, стараясь не впустить внутрь холодный воздух с улицы. Сунув ноги в тяжелые, утепленные войлоком сапоги, я выпрямилась и посмотрела прямо перед собой. Домик стоял на склоне холма в устье большого фьорда, покрытого аквамариновым морским льдом; мощные приливы толкали этот лед к берегу, образуя гигантские рюши. Чтобы добраться до этого уединенного жилища, мы несколько часов ехали на нартах на юг от Икалуита, обогнули берег залива, миновали место под названием Питсиулааксит (на инуктитуте – «остров, где гнездятся кайры»), затем Каакталик («место, где давным-давно оставили тюфяк из оленьих шкур») и повернули вглубь побережья у Нулуарйюка («маленькая задница»). Привязав собак к длинной цепи, вбитой в лед, мы принесли из ближайшего пруда в холмах бруски замороженной свежей воды, вырезав их тяжелыми металлическими лопатами, а затем растопили, чтобы пить. На ужин у нас были вяленые оленьи ребрышки, тонкие кусочки сырого арктического гольца, белая куропатка, запеченная в собственной крови, и вареное мясо овцебыка. Собаки спали внизу, прямо на снегу; при моем появлении они едва приподняли носы. За ними тянулся белый лед залива. Кромка ледяного поля, где лед встречается с открытым океаном, по-прежнему находилась в нескольких сотнях километров южнее.

На Баффиновой Земле я ожидала увидеть массу охотников на собачьих упряжках, но быстро поняла свою ошибку: это все равно что приехать в Нью-Йорк и удивляться, куда делись все кареты, запряженные лошадьми. Да, в Гренландии закон требует от охотников запрягать собак, а на окраине Нунавута кое-где еще сохранились упряжки, которые участвуют в соревнованиях, но во всем Икалуите их было, наверное, с полдесятка. Все остальные пользовались снегоходами. Мне удалось поехать к домику на собачьей упряжке, принадлежавшей Мэтти Макнейр, путешественнице, возглавившей первую женскую экспедицию на Северный полюс и несколько десятков лет прожившей в Икалуите. Ее собаки были тренированными и исходили вдоль и поперек всю Баффинову Землю, зачастую в поездках, когда Макнейр намеренно ориентировалась по природным ориентирам, звездам и снегу. Но сама она говорила, что собаки умеют находить дорогу гораздо лучше ее. «Не знаю, как они это делают. У меня были собаки, приходившие точно в город в такую погоду, когда я вообще ничего не видела, – рассказывала она. – И не по запаху. Увидеть они ничего не могли, значит, и не по следам. Бог его знает, как они находили дорогу. В начале года я отправилась в путешествие и ехала по следу снегохода, а собаки свернули и обогнули скалу, потому что там проходил наш путь в прошлом году. Они ориентировались не на след снегохода, а на прошлогодний маршрут».

Ездовая собака иннуитов – это особая порода, которая на протяжении многих поколений помогала людям жить в Арктике. Без этих собак по снегу и льду было не пройти; летом и осенью они перевозили по неровной тундре продукты и предметы обихода. Собаки были так важны, что зачастую их кормили первыми – и только потом еду давали детям и взрослым. Сегодня снегоходы в чем-то неоспоримо лучше собак: чтобы прокормить последних, надо охотиться почти весь год. Как объяснял мне один из владельцев, на упряжку из девяти животных уходит четыре с половиной тонны моржового и тюленьего мяса в год. Большинство охотников не могут потратить столько времени на добычу корма для собак. Погонщик собак Кен Макрури говорил: «Иннуиты – прагматики, а не романтики. Если собачья упряжка не приносит пользы, от нее отказываются. Снегоходы позволили людям работать весь день и оставаться охотниками. Не нужно все лето добывать еду. Снегоход есть не просит»[77]77
  К. Макрури. Личная беседа. 14.06.2016.


[Закрыть].

Разница между путешествием на снегоходе и собачьей упряжке очевидна. Снегоход намного, намного быстрее. Но медлительность упряжки позволяет идеально изучить местность, запомнить ориентиры, детали маршрутов, названия мест – и полюбоваться видами. «Чем быстрее едешь, тем меньше видишь», – объяснял Джон Макдональд, который двадцать пять лет прожил в Иглулике, активно содействовал проекту общины «Устная история» и написал книгу «Арктическое небо». Однажды он ехал в Иглулик с пожилым иннуитом, который остановился у камня, узнав его по узору лишайника на поверхности. «Я бы проехал мимо и даже не глянул, – говорил Макдональд, – так обычно и бывает, когда берешь снегоход»[78]78
  Дж. Макдональд. Личная беседа. 14.01.2016.


[Закрыть]. Кроме того, снегоходы создают впечатление, что вы всегда двигаетесь навстречу ветру, тогда как охотники на собачьих упряжках едут достаточно медленно, могут чувствовать направление ветра и использовать его как ориентир, чтобы придерживаться выбранного направления». И действительно, на востоке Арктики местные жители часто использовали ветер в качестве компаса, осями которого служили уангнак и нигик, и в их языке имеется шестнадцать слов для обозначения промежуточных направлений. Зачастую в ориентировании на местности важную роль играют собаки иннуитов, о чем свидетельствует рассказ Макнейр. Хороший ездок на собаках (в Восточной Арктике его никогда не называют «погонщиком») редко пользуется хлыстом – или вообще не пользуется. Оптимальные взаимоотношения между ним и собаками основываются на понятии исума: в переводе с иннуитского – «разум», «мышление», а в определенном контексте – «жизненная сила». Ездок направляет упряжку с помощью разума, передает ей свою волю. Вожак упряжки называется исуматак – «тот, кто думает», и он лучше всего понимает волю ездока. «Вы должны направить свою исума, – объясняет Макрури. – Вы должны передавать свои мысли собакам, а они должны реагировать на них… вы общаетесь с собаками через разум и голос».

По словам Макрури, только после того, как закончился его период ученичества у других охотников и у него появились свои собаки, он начал понимать, насколько важны могут быть иннуитские собаки для того, чтобы не заблудиться. Он раз за разом убеждался, что некоторые собаки его упряжки обладают необъяснимой способностью находить дорогу в любых условиях. «Несколько раз я попадал в снежную бурю, и собаки приводили меня домой. Похоже, у них есть чувство дома, и они идут в этом направлении. Уверен, что они и на метр не сбились со следа, хотя я сам ничего не видел». Этим качеством обладают не все его собаки; у одних оно выражено сильнее, у других слабее. «Они не похожи на типовые дома, у каждой свои способности, причем очень разные», – объяснял он. Но иннуиты на протяжении сотен поколений безжалостно отбраковывали собак, создав, по выражению Макрури, «поистине ошеломительного зверя». Он до такой степени доверял их памяти, что во время снежной бури переставал управлять ими и просто позволял идти туда, куда вел их инстинкт, нисколько не сомневаясь, что они привезут его домой, несмотря на отсутствие следов, по которым можно было бы найти обратный путь. И действительно, его собаки часто находили кратчайший путь по неизвестной местности к главной тропе, ведущей в Икалуит. Невероятные способности собак, похоже, были обусловлены созданием и запоминанием необыкновенно подробных и точных когнитивных карт. Но есть ли у них такие карты? Джон Макдональд рассказал мне, что у жителей Иглулика есть слово, обозначающее способность знать, где ты находишься, независимо от условий окружающей среды, причем это понятие применимо как к людям, так и к собакам, – аангаиттук. «Это слово можно перевести как “чрезвычайно наблюдательный”», – объяснял Макдональд[79]79
  Дж. Макдональд. Переписка с автором. 16.11.2017.


[Закрыть]. Его противоположность, аангаюк, переводится как «тот, кто за окраиной поселка уже не знает, где находится, и бредет наугад»[80]80
  Lovis William A., and Whallon Robert. Marking the Land: Hunter-Gatherer Creation of Meaning in Their Environment (2016). P. 85.


[Закрыть].

В 1970-х гг. специалист в области поведенческой психологии из Мичиганского университета предположил, что волки также способны формировать когнитивные карты. Роджер Питерс несколько лет наблюдал за волками в дикой природе и пришел к выводу, что эти животные могут создавать когнитивные карты с таким мастерством, которое обычно не встречается у нечеловекоподобных животных. И более того, он добавил, что эта способность не случайно является общей у людей и волков. Оба вида эволюционировали как социальные животные и охотники на крупную дичь, и это значит, что они образовывали группы и перемещались на большие расстояния, преследуя добычу, а затем возвращались к своим детенышам, к своей стае или к жилищам. По оценке Питерса, за двадцать четыре часа и волки, и люди могут преодолеть примерно одинаковое расстояние – около ста пятидесяти километров. «И у людей, и у волков были миллионы лет для того, чтобы найти решения проблемы, как не потеряться, где “потеряться” означает, что вы разлучены с товарищами по охоте, не знаете, как быстро вернуться домой или куда ушла добыча»[81]81
  Peters Roger. Cognitive Maps in Wolves and Men // Environmental Design Research 2 (1973). P. 247–253.


[Закрыть]. Питерс полагал, что это не карта, похожая на вид с высоты птичьего полета, а скорее упрощенное представление об окружающем мире, в котором мозг, отбрасывая несущественную информацию, оставляет и упорядочивает остальные элементы: какова по размеру охотничья территория, где располагаются логово, источники воды, запасы пищи, как проходят маршруты, где можно встретить хищников, а также то, как все это соотносится в пространстве. У волков эти карты в значительной степени опирались на обонятельные сигналы, которые, как отмечал Питерс, в мире волка гораздо важнее, ярче и реальнее, чем может представить человек. «Для волков реальность объекта может определяться запахом в большей степени, чем визуальными характеристиками», – писал он[82]82
  Ibid.


[Закрыть]. Из своих полевых исследований Питерс знал, что волки помечают свой путь приблизительно через каждые триста метров, уделяя особое внимание перекресткам – пересечению троп, которое чаще всего служит местом встречи с другими членами стаи. Волки создавали координатные узлы, превращая незнакомый ландшафт в сеть ориентиров.

Несмотря на раннее утро, солнце уже восемь часов как взошло над горизонтом, заливая землю мерцающим светом. Было довольно холодно, и я высунула ладони из рукавов анорака и обняла себя, чтобы согреться. Потом я начала подниматься по каменистому склону позади дома, проваливаясь в снег и переступая через ивы высотой с пол-локтя, словно великан в лесу. Многим из этих маленьких деревьев, вероятно, было больше ста лет; в Арктике они растут не больше чем на десятую долю миллиметра в год. Я надеялась увидеть, как на эту землю прилетают арктические гуси, преодолев почти 5 тысяч километров по невидимой воздушной трассе – вместе с пятью сотнями других видов птиц, у каждого из которых свои места размножения, кормежки и гнездования.

Иннуиты делят всех живых существ на три категории: анирнилиит (тот, кто дышит), нунараит (тот, кто растет) и уумайюит (тот, кто движется). Одни уумайюит относятся к тингмиат (тот, кто летает), другие – к писуктиит (тот, кто ходит). К последней категории относятся люди, а также северные олени и овцебыки. Арктические гуси – это тингмиат, очень ценимый охотниками, которые каждую весну неделями ждут их прилета. В Икалуите я видела двенадцатилетних детей с дробовиками через плечо, которые на снегоходах прочесывали окрестные холмы в поисках гусей. Двое молодых охотников в погоне за возможностью подстрелить гуся проехали на снегоходах почти 200 километров, надеясь найти птиц. Когда начинается массовый прилет гусей, охотник без труда может подстрелить больше шестидесяти птиц в день – их едят сразу или замораживают, они служат предметом обмена. Теперь я пыталась найти их среди этого безжизненного ландшафта, похожего на лунный, стараясь все время двигаться, чтобы не замерзнуть.

Жизнь на Земле создала миллионы видов животных, которые, подобно Одиссею, отправляются в путешествия, короткие и длинные. Риск заблудиться – это чисто человеческая проблема. Многие животные превосходно ориентируются в окружающем мире, совершая путешествия, далеко превосходящие наши возможности. Чемпион по миграции – полярная крачка, крохотный аргонавт весом сто двадцать граммов, которая каждый год путешествует из Гренландии в Антарктику и обратно, преодолевая около 70 тысяч километров. Крачки летят по ветру, и их обратный путь – мечта любого путешественника: они огибают Африку и Южную Америку. Серый буревестник пролетает более 60 тысяч километров, описывая гигантские «восьмерки» над просторами Тихого океана, чтобы поймать попутный ветер. По оценке орнитолога Питера Бертхольда, каждый год мигрирует около половины известных видов птиц – всего 50 миллиардов особей. Но грандиозные путешествия совершают не только пернатые. Стада зебр и антилоп гну, словно волны, перемещаются по Серенгети вслед за дождем. Кожистые черепахи покидают побережье Калифорнии и плывут в Индонезию, преодолевая больше 15 тысяч километров, а затем возвращаются на тот же пляж, где появились на свет.

Можно привести примеры менее известных, но не менее поразительных путешествий. Слово планктон, введенное в обиход немецким физиологом, было образовано от греческого πλαγκτός, «блуждающий». Это крошечные микроорганизмы, которые дрейфуют вместе с неустанным движением океанских вод. Но перемещения планктона носят случайный характер только в горизонтальной плоскости. Каждые двадцать четыре часа триллионы этих организмов, или миллиарды тонн биомассы, совершают намеренную вертикальную миграцию, поднимаясь к поверхности океана в сумерках и опускаясь на рассвете. Может быть, планктон похож на первые организмы, которые начали самостоятельно двигаться? Не на те, что безвольно шли вслед за водой и ветром, а на те, которые переходили с места на место по собственной воле? По мнению авторов книги «Эволюция систем памяти» (The Evolution of Memory Systems), у первых позвоночных сформировался аналог гиппокампа, что дало им навигационную систему, работавшую совместно с более древними системами подкрепления. Эта система направляла поведение, связывая стимулы и действия с биологическими затратами и выгодами, и почти все поведение наших древних предков включало построение маршрутов: поиск пищи, избегание встреч с хищниками, регулирование температуры, размножение… Животные, чтобы выжить, не могли перемещаться случайным образом; им требовалось находить путь из одного конкретного места в другое, и это требование привело к появлению в природе самых разных механизмов навигации.

Ученые осмыслили это разнообразие как навигационный инструментарий эволюции. Эту теорию выдвинули в 2011 г. десять известных исследователей, в том числе Кейт Джеффри и Нора Ньюком, изучавшие когнитивные способности как людей, так и животных в надежде сформулировать общие принципы навигации, лежащие в их основе. Ученые разбили все известные механизмы навигации на четыре уровня, отличающиеся по сложности. Первый уровень – это сенсорно-двигательный инструментарий: зрение, слух, обоняние, осязание, магнетизм и проприоцепция. На второй уровень они поместили «пространственно примитивных»[83]83
  Jeffery Kate J. et al. Animal Navigation – A Synthesis // Animal Thinking: Contemporary Issues in Comparative Cognition / ed. by Julia Fischer and Randolf Menzel (2011). P. 59.


[Закрыть] животных, которые ориентируются при помощи простейших образов и знаков: к таким ориентирам относятся уклон местности, направление, границы, поза, скорость или ускорение. На третьем уровне располагаются более сложные интеграции этих инструментов, позволяющие строить пространственные конструкты наподобие внутренней когнитивной карты. Четвертый уровень составляют пространственные символы: внешние карты, указатели, человеческая речь – то есть способность передавать информацию о пространстве. Согласно этой теории, простейшие инструменты являются базовыми – они появились на раннем этапе эволюции и пережили множество эпох, – а более сложные синтезированы из простых.

Но представление способностей животных к навигации в виде инструментария порождает новые вопросы, приводящие в замешательство. Очень часто оказывается, что животные, которые, по мнению ученых, пользуются относительно простыми средствами, на самом деле имеют в своем распоряжении гораздо более гибкие и сложные инструменты. По всей видимости, некоторые животные используют все инструменты, а другие, которым вроде бы по логике вещей требуются самые сложные, обходятся простыми. А часть самых простых инструментов мы вообще не понимаем. У нас есть свидетельства их существования, но мы их не видим и почти не представляем, как они работают. По этим причинам некоторые из самых удивительных научных загадок относятся именно к навигации животных. Мы накопили огромный массив данных на основе десятков тысяч наблюдений за животными, передвигающимися по нашей планете, но все еще не можем объяснить, как они это делают.

К числу инструментов, необходимых животным для навигации, относятся «часы», то есть внутренний механизм для измерения или отсчета времени. Ежедневная массовая миграция зоопланктона в Мировом океане требует умения определять приближение восхода и захода солнца. На первый взгляд это простая реакция на свет, но глубоководный зоопланктон, обитающий в глубинах, куда не проникает свет, также мигрирует в соответствии с длительностью светового дня на данной широте. Даже чуть более сложные миграции могут потребовать нескольких часовых механизмов. Джеймс Гулд и Кэрол Грант Гулд в своей книге «Природный компас: загадка навигации животных» (Nature’s Compass: The Mystery of Animal Navigation) описывают «жутко согласованную»[84]84
  Gould James L., and Carol Grant Gould. Nature’s Compass: The Mystery of Animal Navigation (2012). P. 38.


[Закрыть] миграцию бермудских светящихся червей – морских животных, обладающих биолюминесценцией. Они в изобилии появляются в каждый лунный месяц лета, а если точнее, то через 57 минут после захода солнца на третий вечер после полнолуния. В качестве объяснения чета Гулд предложила такую гипотезу: у этих червей должны иметься лунные часы, позволяющие отсчитать период 27,3 дня, суточные часы, отмеряющие период 24 часа, а также интервальный таймер для отсчета пятидесяти семи минут после захода солнца. Животные, для которых характерны ежегодные или многолетние миграции, должны также иметь годовые часы, точно учитывающие продолжительность дней и ночей, а также ее изменение в каждом сезоне. В целом в ходе эволюции, по всей видимости, появились годовые часы, лунные часы, приливные часы, циркадные часы, а у тех, кто мигрирует под покровом ночи, возможно, и звездные часы: они измеряют время, за которое звезда – в зримом представлении – совершает оборот вокруг Земли.

Одним из первых, кто обнаружил, что животные используют для навигации часы, был энтомолог-любитель, который изучал живущих в пустыне муравьев. В 1901 г. швейцарский врач Феликс Санчи покинул родную Лозанну и поселился в удаленном городке в Тунисе. За свою жизнь Санчи описал почти 2 тысячи видов муравьев и дал им название. Он изучал поведение муравьев, и его особенно интересовал вопрос, как муравьи, обитавшие за пределами города, в котором он жил, ориентируются в пустыне. Как отмечал немецкий нейроэтолог Рюдигер Венер, в те времена выдвигалось предположение, что муравьи ориентируются по запаху: идут за едой в каком-либо направлении, а возвращаются по следу, который оставили за собой. Но в пустыне ветер и песок непрерывно меняют ландшафт, сдувая любые запахи или метки, которые муравьи могли бы использовать для ориентировки.