Текст книги "Сотворенная природа глазами биологов"

Во-первых, совы получили некоторое подобие ушных раковин за счет особых складок кожи. По размеру они настолько велики, что смыкаются на голове вверху и внизу. Велики у сов и барабанные перепонки.

Во-вторых, у сов вокруг клюва и глаз расположены особые подвижные маленькие перышки, их расположение создает подобие лица. Этот так называемый лицевой диск играет очень важную роль в слуховом восприятии птицы. Он действует подобно современному локатору: улавливает и фокусирует на слуховые отверстия даже самые слабые звуки.

В-третьих, у многих сов положение на голове правого и левого уха асимметрично. Это не дефект их строения, а «специальная конструкция», облегчающая пеленгацию источника звука. Сова постоянно выворачивает голову вбок и вниз, чтобы точно установить, откуда слышен шорох.

Благодаря всем этим целесообразным устройствам слуховая система совы позволяет в десятки раз усиливать звук.

Использование принципа эхолокации. Для многих животных, которым предназначено вести ночной образ жизни, удобно и привычно использование эха. Это необходимо для ориентации в пространстве и определения своего положения относительно предметов.

Некоторые биологи считают, что принцип эхолокации прост: звуковая волна, воспроизведенная животным, отражается от встретившихся на пути предметов и возвращается обратно к его органам слуха. И по тому, сколько времени потребовалось звуковой волне на обратный путь, животное может судить, как далеко находится объект, а по характеру эха – и о свойствах этого объекта.

Такой комплекс для лоцирования пространства отнюдь не прост:

• для того чтобы издавать эти звуки, птицы (как и летучие мыши, дельфины и другие животные) обеспечены особыми звуко-производящими «аппаратами»;

• эти живые создания получили и врожденные знания, какие звуковые частоты для этого нужно использовать, так как для открытого пространства, воды и пещеры они различны;

• им даны и специальные живые «приборы» для восприятия и анализа эха, а также заложенные в памяти знания и эталоны, чтобы мгновенно судить о свойствах лоцируемого объекта.

Среди птиц, которые наделены способностью «видетьуглами», то есть использовать слух для ориентации в пространстве, есть ласточки-саланганы и другие ночные птицы. Наиболее известны среди них гуахаро – обитатели горных тропических лесов Южной Америки. День они проводят в глубине известняковых пещер, где в составе многотысячной колонии вьют свои гнезда на недоступных карнизах. А ночью эти птицы вылетают в поисках плодов тропических пальм, чтобы с рассветом возвратиться обратно.

Поскольку в глубине пещер царит полный мрак и ориентироваться с помощью зрения здесь практически невозможно, то гуахаро постоянно издают характерные высокие звуки частотой около семи тысяч герц. Это позволяет им уверенно проноситься в полной темноте по извилистым подземным коридорам, легко ориентируясь по отражению звука от твердых поверхностей стен, потолка и пола пещеры. Об этих птицах можно сказать, что им хорошо видна освещенная звуком дорога. Когда в эксперименте им плотно затыкали ушные отверстия ватой, птицы полностью теряли способность к правильной ориентации в пространстве и натыкались на стены и выступы.

Из поколения в поколение гуахаро бережно передавали и донесли до организма современных потомков программу создания аппарата эхолокации и наследственные знания о том, как использовать это совершенное устройство.

Живые «приборы» для ориентации и навигации. Инстинкт возвращения животных домой называют хомингом. Он возможен благодаря врожденной способности к ориентации и навигации. Ориентация позволяет им определять свое местонахождение в пространстве и осуществлять целенаправленное передвижение. А навигация – это самая сложная форма пространственной ориентации, которая дана животным, чтобы правильно выбирать направление движения при дальних перемещениях (миграциях).

Все эти процессы непременно происходят с участием памяти. Навигационные возможности у птиц определяет генетическая память. А конкретные ориентиры им приходится запоминать. При ориентации задействованы самые разные анализаторы, которые воспринимают и обрабатывают информацию из внешней среды.

Ориентирами могут служить очертания населенного пункта, запахи, звуки или же положение Солнца, Луны, звезд. Одни виды ориентиров птицам известны от рождения, а с другими они знакомятся по мере обучения и приобретения опыта. Поэтому для целенаправленого передвижения птицы воспринимают информацию об ориентирах и принимают решение в соответствии со сложившейся ситуацией.

Способность птиц к ориентации можно проследить на примере голубей. В них изначально заложено свойство прекрасно ориентироваться при дальних полетах, что позволяет использовать их в качестве почтальонов. И хотя с развитием современных средств связи голуби утратили это свое назначение, их способности не исчезли. Поэтому развитие получил голубиный спорт.

В процессе обучения птиц сначала выпускают близко от дома, где они знакомятся с окрестностями места старта. Затем отвозят все дальше и дальше, постепенно увеличивая расстояние. Обучение помогает птицам изучить новый маршрут, чтобы на финише направить полет вдоль узкого коридора над хорошо знакомой местностью. В заключение курса голубей увозят далеко от последних границ изученного ими по частям маршрута. Благодаря великолепной способности к ориентации птицы, поднявшись в воздух, целенаправленно летят в сторону уже знакомой трассы. Побеждает голубь, который самостоятельно находит к ней дорогу и первым прилетает к месту старта. Существуют гоночные трассы протяженностью в тысячи километров.

Многолетние исследования, связанные с ориентацией птиц, некоторые вопросы пока оставили без ответа. До сих пор окончательно не выяснено, ориентируются ли голуби по мысленной пространственной карте и насколько в этом процессе участвуют зрение, обоняние и восприятие магнитного поля Земли. Возможно, существуют и другие факторы внешней среды, которые еще не известны или же не принимаются во внимание.

В большинстве своем ученые считают, что здесь задействован целый комплекс самых разнообразных способов ориентации, каждый из которых включается в нужный момент. Так, данные радионаблюдений за голубями, которым на спину помещали миниатюрный передатчик с батарейкой и антенной, свидетельствуют, что голуби возвращаются к дому не по прямой, а довольно часто меняя направление. Однако общая направленность движения птиц остается постоянной. По-видимому, после каждого отклонения срабатывает механизм того или иного способа ориентации (в зависимости от того, день ли это или ночь, светит ли солнце или небо затянуто облаками), благодаря чему происходит постоянная корректировка траектории движения.

Солнечный компас и биологические часы. Для навигации многих животных решающую роль играет солнечное освещение.

Особенно для ракообразных и пауков, рыб и жаб, черепах и аллигаторов и, конечно, птиц, особенно голубей, созданных для выполнения функций почтальонов.

Солнечно-компасная ориентация голубей имеет свои особенности.

Во-первых, для того чтобы следить за изменением азимута Солнца, птицам необходимо привязаться к системе неподвижных ориентиров на земной поверхности (горы, деревья, местонахождение гнезда). Молодым голубям, уже способным ориентироваться вблизи голубятни по местным приметам, требуется еще около месяца для освоения ориентации по Солнцу.

Для понимания хода этих часов голубям, как, впрочем, и пчелам, достаточно пронаблюдать только половину солнечного пути. Ученые считают, что возможность такой широкой экстраполяции (предугадывания) говорит о существовании какого-то сложного аппарата расчета в их центральной нервной системе. Кроме того, птицы, пересекающие экватор, обеспечены системой корректировки внутреннего солнечного компаса к необходимому направлению движения. Такая удивительная способность приобретать знания о перемещении Солнца у них врожденная.

Во-вторых, для того чтобы ввести определенную поправку на смещение светила в течение суток, голуби пользуются биологическими часами – врожденной способностью их организма ориентироваться во времени.

Так, в ходе эксперимента птиц обучали движению в самых разных компасных направлениях. Например, их перевозили в пункт с другой географической долготой, отчего внутренний отсчет времени суток голубей расходился с местным. Но птицы постоянно меняли курс на угол, близкий к изменению солнечного азимута за тот период, который соответствовал рассогласованию их внутреннего и местного времени. Поскольку астроориентация невозможна без измерения времени, то ученые справедливо говорят об ориентации голубей в пространстве и времени.

И еще важно отметить: когда на голубом небе не видно солнца, птицы используют эффект поляризации света, а в предутреннее время – свет зари. И даже в пасмурную погоду они ориентируются по самому светлому участку небосвода.

Таким образом, птицы, как впрочем, и многие другие животные, наделены замечательной возможностью гибко реагировать на изменение условий освещения, чтобы не сбиваться с намеченного курса.

Оценивают ли птицы высоту? Многие молодые животные боятся высоты, потому что в их генетической памяти в закодированном виде заложены знания об опасности падения. Это подтверждает серия экспериментов.

Так, над полом на определенной высоте укрепили лист толстого стекла и посередине его постелили дорожку. По одну сторону от нее на нижнюю сторону стекла наклеили обои рисунком кверху, чтобы стекло в этом месте выглядело, как опора для дорожки. По другую сторону дорожки обои приклеили на пол, чтобы испытуемым стало ясно – твердая поверхность дорожки нависает над пропастью.

Поведение выпущенных на дорожку манежа цыплят, котят, щенков, слонят и других детенышей оказалось одинаковым. Все они безбоязненно сходили с дорожки, как им казалось, на «мелкую» сторону и избегали «глубокой».

И только утята, так же как и водные черепашки, не боялись высоты. Если этих малышей подталкивали к «опасной» стороне, они не выказывали никакого волнения. А иначе как бы они, едва начав бегать, решались прыгать со сравнительно высокого берега в воду?

Следовательно, падение с высоты, опасное для одних птиц (цыплят), является нормой повседневного поведения для других (утят); иными словами, водоплавающие животные наделены наследственно обусловленной смелостью для прыжков с высоты.

Метеорологические способности. Что заставляет птиц собираться в ранний отлет на юг, если предстоит холодная осень? Почему они заранее сооружают гнезда на южной или северной стороне деревьев в зависимости от того, какое будет лето? Какие живые приборы обеспечивают пернатых метеорологической информацией на предстоящий сезон?

Например, в районе Барнаула утки устраивают свои гнезда либо по обоим берегам Оби, если предстоящее половодье будет слабым,

либо только на высоком левом берегу – когда оно будет сильным. Ведь при значительном половодье низкий правый берег окажется затопленным.

Ответов на эти и многие другие подобные вопросы наука пока не нашла. Но одно неоспоримо – птицы способны оценивать только им ведомые приметы и тщательно анализировать весь комплекс факторов. Это позволяет пернатым в зависимости от длительных прогнозов рационально организовывать свою жизнедеятельность.

Создатель не оставил без Своей заботы ни птиц, ни их потомство. Он дал им и огромный комплекс знаний, и все необходимые приборы, и целесообразные устройства организма для полнокровной жизни на Земле и реализации их жизненного предназначения.

Мастера полета

В большинстве своем птицы – самые совершенные летающие животные. У них все – от особенностей строения организма и физиологических процессов до наследственной программы жизнедеятельности и специфического поведения – предназначено для полета.

Превосходные летные качества птиц обеспечивают:

• мощные грудные мышцы, составляющие у некоторых из них половину массы тела (в то время как у человека – всего лишь один процент);

• высокое кровяное давление, а также чрезвычайно интенсивный обмен веществ – самый высокий среди всех животных, благодаря чему грудные мышцы и получают мощную энергию, необходимую для полета;

• сочетание в птичьих костях полой и пористой конструкций, отчего их скелет весьма легок. К примеру, у фрегата при

• размахе крыльев более двух метров масса скелета составляет менее полукилограмма.

Птицы издавна привлекали к себе повышенное внимание человека, а потому изучены гораздо лучше других животных, однако особенности организма и образа жизни пернатых таят в себе еще немало загадок.

Рассмотрим уникальные возможности организма некоторых их представителей, обеспечивающие им целенаправленное передвижение.

Рекордсмены высоты. Регулярные перелеты птиц, миграции, обычно связаны с сезонными изменениями в природе. В это время некоторые птицы покрывают очень большие расстояния. Так, полярные крачки преодолевают 17 тысяч километров, перелетая от Северного Ледовитого океана в Антарктиду. А наш обыкновенный скворец, чтобы оказаться в Бельгии, успевает пролететь свыше тысячи километров всего лишь за сутки.

Гуси, обитающие на севере, мигрируют так же, как и лебеди, в Южную и Юго-Восточную Азию, Иран, Афганистан и, кроме того, в Северную Африку, Индокитай, Индию. Белые гуси могут преодолеть около 3 тысяч километров за 60 часов. Ведь они проходят миграционную трассу с остановками, необходимыми для восполнения запасов жира.

Хотя гусеобразные перемещаются не столь быстро и не так далеко, но они являются рекордсменами высоты. Так, зафиксирован случай, когда утка-кряква столкнулась с самолетом над Невадой на высоте почти 7 тысяч метров над уровнем моря, а на уровне свыше 8 тысяч метров наблюдали стаю лебедей-кликунов. Гуси, направляясь к своим зимовьям на севере Индии и в Бирме, перелетают на высоте свыше 9 тысяч метров самые высокие горные хребты в мире – Гималаи.

Имеются свидетельства о способности нильских гусей забираться в верхние слои атмосферы. Так, их стая была сфотографирована над индийским поселением на высоте почти 18 тысяч метров (!). Для сравнения: рекордная высота для самолета – свыше 36 тысяч метров.

Если сравнить мощность двигателя реактивного самолета и силу крыльев гуся, то возникнет чувство преклонения перед теми необыкновенными возможностями, которые предоставлены этим Божьим творениям.

Обеспеченность гусей для полета. Сложно и целесообразно устроены у гусеобразных тело, органы и комплекс систем, обеспечивающие возможность летать. Согласно общим законам построения тела пернатых, гусеобразным даны крылья и обтекаемое тело с черепицеобразно уложенным перьевым покровом. Они, как и все птицы, имеют облегченный скелет с полыми костями, особые системы дыхания, кровообращения, интенсивного пищеварения, управления движением.

Немаловажную роль при перелетах играют не только великолепные летные качества этих птиц, но и их живые приборы. Они позволяют даже молодым и неопытным особям прекрасно ориентироваться в полете и точно прибывать в пункт назначения.

Однако гусеобразные имеют и свои индивидуальные особенности для перемещения в воздухе, полностью соответствующие их заданному образу жизни и поведению. Утке нужно летать так же быстро, как атакующему добычу соколу. А лебедю ни к чему летные качества миниатюрной птички колибри, питающейся нектаром цветов. Все, что дано этим птицам, предназначено именно для них и несет в себе определенный смысл.

Так, поскольку гусеобразные могут летать на таких невероятных высотах, которые одолевают лишь турбореактивные самолеты, то они часами вынуждены находиться в разреженном воздухе, где почти втрое меньше кислорода. Каким образом птицы выдерживают это? Ведь любое млекопитающее, сходное с ними размером, попав в такую среду, быстро потеряло бы сознание и, скорее всего, погибло. Да и люди сравнительно недавно стали шаг за шагом осваивать вершины тех гор, высота которых превышает 8 тысяч метров, и то с использованием специальных аппаратов, чтобы компенсировать сильнейшую нехватку кислорода.

А гусеобразным, оказывается, не нужны ни предварительные тренировки, ни дополнительные источники кислорода. Даже впервые летящие гуси довольствуются голодным кислородным пайком и долгое время не теряют дееспособности. Что предусмотрено для этого в их организме – биологический феномен, так пока и не понятый наукой.

Организация перелета. А как гуси организуют свой массовый высокогорный перелет?

Как и у многих перелетных птиц, в определенное время в их организме включается программа миграционного поведения. Ведомые знаниями о конкретном месте сбора в южной Сибири, они слетаются туда с разных сторон и разбиваются на несколько отдельных стай под руководством старых и наиболее опытных особей.

Затем гуси отдыхают перед тяжелым полетом и, наконец, в назначенный день на рассвете отправляются в путь. Перелеты у гусей осуществляются днем, когда птицы, наблюдая наземные ориентиры, легко придерживаются общего направления. Гуси пользуются своими традиционными маршрутами, которыми неизменно следуют опытные вожаки стай, показывая их при перелете молодежи. Орнитологи установили, что во время миграций птицы уже при старте выбирают правильное направление пути.

Стаи гусей, как и журавлей, имеют характерную V-образную форму. Она не случайна и воспроизводится у них из века в век. А летящая впереди особь гасит воздушные завихрения, облегчая полет следующим за ней птицам. Лидирующую птицу, которой приходится тяжелее всех, по очереди сменяют другие члены стаи.

Отмечено, что при перелете эти птицы соблюдают значительно больший порядок, чем солдаты на марше. При этом, тесно прижимаясь друг к другу в полете, гуси точно выдерживают расстояние, чтобы сильными крыльями не задеть соседа.

Набрав после взлета максимальную высоту, гуси целенаправленно двигаются к величественным горам. Многие часы птицы размеренно работают крыльями, выдерживая среднюю скорость на 35-градусном морозе!

Наконец, самые высокие пики остаются позади, и горы постепенно становятся ниже – теперь можно и спуститься туда, где легче дышать и можно реже махать крыльями. Еще два-три часа полета – и становятся видны холмы и леса Северной Индии.

У каждой стаи есть свои закрепленные места для остановки на отдых. Стаи даже могут делать крюк, отклоняясь от прямого маршрута, чтобы провести ночь на привычном месте. День близится к концу, и опытный вожак внимательно высматривает маленький низкий островок уединенного озера. Он дает сигнал, и смертельно уставшая стая опускается на землю.

Жизнь ласточки – в полете. Ласточки, относящиеся к семейству певчих воробьиных, слывут прекрасными летунами. Известную нам деревенскую ласточку (касатку), как и береговую ласточку, никогда не спутаешь с иными птицами, кроме, может быть, стрижей, на которых они очень похожи.

Значительную часть жизни ласточки проводят в воздухе. Их удлиненные и острые крылья прямо-таки созданы для длительного и стремительного полета. Ведь ласточки питаются исключительно насекомыми, которых ловят в воздухе на лету. Часами они носятся в небе, ловко хватая мух, комаров, мошек, жучков распахнутым, как широкий сачок, клювом. При этом ласточки способны проделывать в небе фигуры «высшего пилотажа» и ловко пролетать сквозь узкие отверстия.

На лету ласточки не только едят, но и пьют, стремительно проносясь с поднятыми крыльями и вытянутой шеей над самой поверхностью воды и зачерпывая ее надклювьем. Кроме того, при желании они могут окунуть в воду ту или иную часть тела и за несколько таких полетов полностью выкупаться.

В телесной организации каждой птицы помимо признаков, связанных со способностью к полету, находит отражение и то, где эта птица живет и чем питается. Если бы ласточки, подобно нашим курам, постоянно расхаживали по земле и копались в поисках корма, то этому соответствовало бы и строение их ног. А поскольку предназначение ласточек, впрочем, как и стрижей, – почти целый день носиться в воздухе, ловя на лету насекомых, то они имеют короткие ноги и ходят по земле с трудом. Эти птицы лишь изредка присаживаются на отдых и для очистки перьев на ветки или провода. На землю же они опускаются, если только собирают материал для строительства гнезд.

Координация движений. Совершая сложные маневры, ласточки, как и многие птицы, должны очень точно координировать свои действия. Для этого они используют широкий диапазон движений – от изгибов и полного поворота крыла до изменения амплитуды взмахов. Ласточки во многом схожи с современным реактивным самолетом с высокой маневренностью. Таким самолетом управляет компьютерная система, которая в доли секунды оценивает обстановку и дает необходимые указания комплексной системе, обеспечивающей передвижение.

Так и ласточка имеет сложнейшую систему управления полетом – свой мозговой компьютер, что позволяет ей точно корректировать действия на довольно большой скорости. А одной из главных исполняющих систем ее организма является великолепная мышечная организация. Самые сильные мышцы птицы рационально расположены вблизи центра тяжести ее тела, что увеличивает устойчивость во время полета. Грудные же мышцы, прикрепленные к килю, являются основными двигателями крыльев.