ГЛАВА 7 Поиски дороги домой

ГЛАВА 7

Поиски дороги домой

Когда человек в первый раз отправился в море не на рыбную ловлю, а в длительное путешествие, он держался поближе к берегу. Викинги впервые приплыли в Англию, придерживаясь берегов Северного моря; лишь позднее, когда они приобрели необходимые знания о движении солнца и звезд, они смогли пересечь Атлантику и колонизовать Исландию и Гренландию. Эти путешествия были великим проявлением искусства сознательной навигации, однако длительные путешествия, которые совершают некоторые животные, руководствуясь только инстинктом, предполагают едва ли не большее совершенство навигационных способностей.

Навигация включает в себя как бы два самостоятельных процесса. Первый — это ориентация, т. е. определение направления, в котором следует двигаться; однако знание одного лишь направления вряд ли может помочь, если предварительно не определить свое местонахождение в начале пути. Определение исходного местоположения и составляет вторую весьма важную часть навигации. Ориентация осуществляется сравнительно просто. Когда-то давно моряки ориентировались только по звездам, а позднее — с помощью компаса; но если им не было известно точное местонахождение конечного пункта путешествия и того места, откуда они отправлялись в путь, они не могли правильно выбрать курс. Не менее важно определять местонахождение судна и во время плавания. Ветер и морские течения относят судно в сторону, поэтому необходимо постоянно корректировать его курс.

Точное определение местоположения судна стало возможным позднее, когда были изобретены два специальных прибора: секстант, которым измеряют угол между солнцем или какой-либо звездой и горизонтом, и хронометр, т. е. точные часы. С помощью этих двух устройств можно вычислить, где находится судно, пользуясь таблицами, в которых указывается угловая высота солнца и звезд в определенные моменты времени. Этот основной метод до сих пор применяют штурманы — находятся ли они на борту грузового судна или на борту космического корабля «Аполлон». В настоящее время появляется все больше данных, свидетельствующих о том, что животные осуществляют навигацию таким же образом — будь то муравьи, отыскивающие дорогу к своему муравейнику, или полярные крачки, путешествующие по всему свету — от озер острова Элсмир в полутора тысячах километров от Северного полюса до антарктических паковых льдов.

Муравей, который отыскивает дорогу к муравейнику, осуществляет не навигацию в строгом смысле этого слова, а ориентацию. Он фиксирует в памяти положение муравейника не в пространстве, а только по отношению к солнцу. Если муравей, который удаляется от муравейника, видит солнце слева под прямым углом к направлению своего движения, то на обратном пути он должен видеть солнце под таким же углом справа. Перенесем муравья, спешащего домой, на 50 м вправо; он будет двигаться прежним курсом и закончит путь в 50 м справа от муравейника. Муравей слепо следует указаниям своего «компаса».

Способности многих животных к навигации были исследованы с помощью такого рода перемещений. Эти эксперименты в значительной степени помогли разобраться в сравнительно простой проблеме ориентации, однако куда сложнее выяснить, как животные определяют свое местонахождение. Предполагают, что в мозгу животных, совершающих миграции (например, перелетных птиц, которые из года в год возвращаются к местам своих гнездовий), должен быть какой-то эквивалент секстанта, хронометра и таблиц.

Теории, объясняющие природу этих внутренних биологических механизмов, неизбежно являются приближенными. Это объясняется трудностью проведения экспериментов, поскольку наблюдать за животными и изучать их поведение во время длительных путешествий необычайно сложно.

Каждый из нас имеет возможность понаблюдать в саду или в лесу за муравьем, возвращающимся к своему муравейнику, но эксперименты удобнее проводить с пчелами. Их легко обучить прилетать к плошке с сиропом, которую можно передвигать с места на место. Можно также перемещать и улей; таким образом ученые получают возможность изучать ориентацию пчелы в начале и в конце ее пути. Простые наблюдения показали, что насекомые сохраняют направление своего движения с помощью своеобразного «солнечного компаса»; удалось также выяснить некоторые особенности работы этого компаса, хотя наше представление о нем не может быть полным, пока мы не поймем до конца физиологические механизмы функционирования сложного глаза насекомых.

В предыдущей главе были описаны эксперименты Фриша по изучению цветового зрения насекомых. Они представляют собой лишь небольшую часть его обширнейших исследований поведения пчел. К наиболее замечательным результатам, полученным Фришем, относится открытие им «языка» пчел. Фришу удалось выяснить, как пчелы находят дорогу домой от цветочных плантаций, где они питаются, и как они сообщают своим соплеменницам, в каком направлении и на каком расстоянии от улья находится корм. Удивительные особенности «виляющего танца» пчел, с помощью которого передаются эти сведения, были описаны неоднократно. Мы их опускаем, поскольку в данном случае нас больше интересует то, как отдельная пчела отыскивает дорогу домой, а не то, каким образом она общается со своими подругами. Отметим только, что возвратившаяся пчела танцует на вертикально стоящих сотах, выписывая своим танцем фигуру в виде восьмерки, причем угол между поперечной осью восьмерки и вертикалью указывает направление к источнику нектара но отношению к солнцу. В самом начале своих наблюдений Фриш обнаружил, что исполнители «виляющего танца» давали неверную информацию и оказывались дезориентированными, когда все небо покрывалось облаками; однако стоило появиться хоть крохотному кусочку голубого неба, и пчелы сразу же находили верный путь. Это наблюдение помогло понять, какими свойствами обладает «солнечный маяк». Пчелы не могли использовать прямой солнечный свет; значит, информация должна была приходить от кусочка голубого неба. Как выяснилось, пчелы ориентируются, руководствуясь поляризованным светом.

Насколько нам известно, ни одно позвоночное не видит поляризованный свет. Таким образом, пчела — это еще один пример животного, живущего в совершенно особом мире, отличном от нашего: ведь пчела располагает информацией, которой мы не можем воспользоваться. Поляризованный свет нельзя отнести к какой-то «разновидности» обычного света, подобно ультрафиолету, который можно представить себе как свет, отличный по длине волны («цвету») от всех тех, которые мы способны видеть. В пучке поляризованного света световые волны расположены особым образом. Обычно световые волны изображают схематически так, как на фиг. 4 изображены звуковые волны. Это очень упрощенная схема, поскольку на ней представлены колебания, совершающиеся только в одной плоскости — в плоскости рисунка; на самом деле в световом пучке волны совершают колебания во всех плоскостях (фиг. 23). Поляризованный свет отличается от обычного света тем, что в нем колебания совершаются лишь в одной плоскости, поэтому его вполне можно представить в виде примитивной схемы, изображенной на фиг. 4. Представить себе явление поляризации очень просто: вообразите, будто вы стоите на морском берегу, а волны движутся строго перпендикулярно к линии берега. Эти волны можно сравнить со световыми волнами, идущими от какого-то расположенного в море источника; они поляризованы, поскольку распространяются только в горизонтальной плоскости вдоль поверхности моря. Неполяризованный свет можно представить себе как множество волн, также идущих прямо к вам, однако эти волны будут распространяться в различных плоскостях, наклоненных под всевозможными углами к горизонтальной плоскости.

^{Фиг. 23}

Неполяризованные световые волны (слева) совершают колебания под прямым углом к направлению распространения света, причем эти колебания происходят во всех плоскостях (как в плоскости страницы, так и в любых других), проходящих через направление распространения света. Поляризованные световые волны (справа) совершают колебания только в одной плоскости (на данном рисунке — в плоскости страницы)

Свет может поляризоваться в результате рассеяния при прохождении через слои мельчайших частиц; когда, например, солнечный свет проходит сквозь атмосферу, он рассеивается молекулами различных веществ, находящихся в воздухе. Направление плоскости поляризации зависит от угла падения света на частицу, поэтому плоскость поляризации света, приходящего от различных точек неба, зависит от положения этих точек относительно солнца. Пчелы видят на небе характерный узор, обусловленный этим различием углов поляризации света. По очень небольшой части этого узора, которая виднеется в разрывах облаков, они, вероятно, могут определить местоположение солнца и проложить правильный курс домой или к цветочной клумбе.

Глаз пчелы обладает какими-то физиологическими механизмами, с помощью которых она воспринимает положение плоскости поляризации света. Возможно, каждый рабдомер особенно чувствителен к свету, поляризованному в одной определенной плоскости; в этом случае восемь рабдомеров одного омматидия могут реагировать на свет, поляризованный в различных плоскостях, и каждый омматидий может воспринимать общую картину поляризации солнечного света. Однако все это главным образом предположения, а полного объяснения нам, видимо, придется ждать до тех пор, пока электрофизиологи, наконец, выберут время, чтобы исследовать сложный глаз насекомых и его работу.

В настоящее время установлено, что некоторые насекомые, а также их «родственники», например дафнии, ориентируются с помощью поляризованного света. Два итальянских ученых исследовали поведение рачков-бокоплавов. Этих маленьких, похожих на креветок животных можно обнаружить, перевернув кучу гниющих на морском берегу водорослей; бокоплавы тотчас выпрыгивают из нее и спешат к воде. Когда песок высыхает, бокоплавы перебираются поближе к морю, где песок более влажный. Казалось бы, чего проще: бокоплавы движутся в сторону большей влажности или же просто видят море и направляются к нему. Но когда бокоплавов перенесли из Римини в Гомбо, т. е. с восточного побережья Италии на западное, и выпустили там на берегу, рачки устремились в сторону суши. Стало быть, бокоплавы не обращали никакого внимания на приходящую от моря информацию, а руководствовались указаниями какого-то «постоянного маяка». Этим «постоянным маяком» оказалось солнце; более подробные исследования показали, что бокоплавы могут ориентироваться с помощью поляризованного света.

Где бы ни были пойманы бокоплавы из района Римини, они всегда будут устремляться на восток — в том направлении, где в обычных условиях по их «расчетам» находится море. Если перенести бокоплавов в какое-нибудь другое место, то может оказаться, что на восток от них будет находиться суша, и тогда движение на восток приведет их к гибели, однако природа не учитывает таких непредвиденных обстоятельств, как эксперименты, проводимые человеком. В районе Римини поведение бокоплавов строится по очень простой схеме, что помогает им выжить при постоянно меняющихся внешних условиях. Так же ведут себя бокоплавы в Гомбо, Брайтоне и Майами, их солнечные компасы настроены в соответствии с местными условиями. Как мы увидим далее, некоторые животные, у которых имеются сходные физиологические механизмы ориентации, используют в качестве «маяка» другие характерные особенности внешней среды. Существуют и такие животные, которые, если сбить их с курса, могут скорректировать направление своего движения и найти верный путь к дому. Это уже настоящая навигация.

Фиксированное направление движения присуще только тем животным, у которых имеется определенная, не меняющая своего положения цель. Для бокоплавов в районе Римини положение берега никогда не меняется, и движение в раз и навсегда установленном направлении непременно приводит их в безопасное место. Другим животным, напротив, приходится отыскивать дорогу к убежищу, которое может находиться в любой стороне от них. Тут не поможет фиксированный курс по отношению к какому-то ориентиру, вроде солнца; необходимо сначала точно определить местоположение убежища, а затем уже двигаться по направлению к нему.

В болотистых местах живут маленькие жучки, которые не имеют общепринятого названия; по-латыни их называют Stenus. Если такого жучка бросить на середину лужи, он немедленно помчится к берегу, в безопасное место. При этом Stenus использует один из самых удивительных способов передвижения: он движется наподобие игрушечной камфарной лодки. Многие насекомые держатся на воде, используя ее поверхностное натяжение, а для Stenus оно служит еще и движущей силой. Он выделяет жидкость, которая, подобно камфаре, ослабляет поверхностное натяжение воды позади него; в результате на него действует сила, движущая его вперед, и он быстро скользит по поверхности лужи. Возвращение к берегу — это не слепой порыв в случайном направлении. Жучок устремляется к ближайшему берегу, который он распознает по контрасту, поскольку темная окраска берега четко выделяется на фоне яркого неба. Можно обмануть жучков, подвесив в воде квадратный кусок черной доски. Жучки будут направляться не к берегу, а к этой доске, так как ее верхний край образует четкую границу между светом и темнотой.

Только что вылупившиеся из яиц маленькие черепашки также устремляются к наиболее яркому участку небосвода, с какой бы стороны он ни находился. Как и бокоплавам, им необходимо отыскать дорогу к морю. Самки черепах откладывают яйца в песок гораздо выше максимального уровня прилива, и поэтому только что появившимся на свет черепашкам приходится отыскивать дорогу к воде. На первый взгляд кажется, что это очень просто, но перед черепашками, как и перед бокоплавами, встают свои проблемы. С уровня черепашьего глаза море может быть и не видно, берег может подниматься вверх и только потом отлого спускаться к воде, и тем не менее маленькие черепашки, выбравшись из своих песчаных гнезд, безошибочно устремляются к морю и, если понадобится, преодолевают даже такие препятствия, как стволы упавших деревьев. Маленьким черепашкам необходимо спешить, так как их подстерегает множество врагов; кроме того, если они не сумеют быстро добраться до воды, то палящие лучи тропического солнца высушат их и они погибнут.

Эксперименты с перемещением черепашек дали совершенно иные результаты, чем опыты с итальянскими рачками-бокоплавами. Откуда бы ни брали черепашек, они всегда направлялись к берегу и далее — в море. Оставалось предположить, что черепашки ориентируются не по какому-то постоянному маяку, например по солнцу, а используют информацию, поступающую от моря. Обнаружив это, исследователи провели с черепашками разнообразные опыты: надевали на них цветные очки или ставили на пути к воде различные препятствия. В результате удалось установить, что вылупившиеся из яиц черепашки направляются в сторону самой яркой части горизонта. Пусть небо покрыто облаками, пусть на пути к морю лежат песчаные дюны или упавшие деревья — все равно горизонт над морем значительно светлее, чем в других местах. Более того, в данном случае ориентация черепашки осуществляется по типу таксиса (см. стр. 17): она сравнивает интенсивности света, попадающего в оба ее глаза, и изменяет направление движения до тех пор, пока эти интенсивности не станут одинаковыми; в этот момент голова черепашки смотрит в сторону самой яркой части горизонта и, следовательно, берег моря находится прямо впереди нее. Этим можно объяснить, почему черепашки не направляются в сторону луны, когда она стоит над материком у самого горизонта. Какой бы яркой ни была луна, она дает всего лишь слабый свет по сравнению со свечением открытого горизонта. Однако иногда черепашки направляются в сторону суши. Обычно это случается в пасмурную погоду, когда в стороне суши сквозь разрывы плотных облаков виднеется небо, в результате чего черепашки дезориентируются; но уже самый этот факт доказывает, что при выборе пути они руководствуются яркостью неба.

Путь к морю составляет лишь малую часть путешествия черепашек. Добравшись до воды, они отправляются к своим подводным «пастбищам», находящимся иногда за тысячи километров. Впоследствии они вернутся на этот берег, чтобы продолжить свой род, и в течение своей жизни еще много раз будут возвращаться на то же самое место. Это не просто ориентация, а подлинная навигация, поскольку черепахам необходимо точно знать, в какой именно точке широко раскинувшихся «пастбищ» они находятся, чтобы суметь проложить курс к родным берегам; кроме того, дорогой им нужно учитывать наличие течений, которые относят их в сторону. Обычно считается, что при этом черепахи ориентируются по солнцу. Однако теперь, когда мы переходим к рассмотрению навигации у животных, оставим черепах и обратимся к птицам, миграции которых изучены куда более тщательно.

Дважды мне приносили кукушат, считая, что их покинули приемные родители. Вероятнее всего, приемные родители просто улетали за кормом для прожорливых птенцов, однако мне ничего не оставалось делать, как брать птенцов и выкармливать их дома. Кукушат держали в комнатных авиариях и кормили из рук, но, когда наступало время перелета, они проявляли сильнейшее беспокойство и по многу раз бросались на южную стенку авиария, а если их выпускали — улетали по направлению к югу. Очевидно, их влекло неудержимое стремление улететь и они инстинктивно знали, в какую сторону им следует направиться. Результаты остроумных экспериментов, в которых с помощью зеркал изменяли направление солнечных лучей, показали, что птицы ориентируются по солнцу. Птицу помещали в круглую клетку с окошками. К окошкам прикрепляли зеркала, поворот которых менял направление солнечных лучей, так что птице казалось, будто солнце светит с другой стороны. При каждом повороте зеркал птица поворачивалась в клетке в соответствии с местонахождением мнимого «солнца» [2]. Счастливая случайность помогла однажды получить точное доказательство способности птиц ориентироваться по солнцу. Дж. Мэттьюз, авторитетный специалист по вопросам навигации у птиц, проводил эксперименты с кряквами. Обычно кряквы, выпущенные на волю, направлялись на северо-запад, но на этот раз их выпустили вскоре после того, как на юго-западе село солнце. Когда кряквы поднялись в воздух, на северо-западе в разрыве облаков показался красный отблеск заката. Утки приняли его за заходящее солнце и вместо северо-запада полетели на северо-восток. Такие ситуации, должно быть, встречаются редко, однако известны случаи, когда птиц сбивало с курса розовое зарево над далекими городами.

Подобно рачкам-бокоплавам, кряквы всегда летят в одном и том же направлении независимо от того, в каком месте их выпустили. Такая простая ориентация играет важную роль в жизни животных. Во время антарктической весны, когда земля тем не менее покрыта снегом, а море промерзло на глубину около метра, иногда можно увидеть маленькие черные пятнышки, медленно скользящие по льду. Приближаясь, они приобретают все более определенную форму. Это пингвины, которые возвращаются к местам своих гнездовий после зимней кормежки у кромки пакового льда. Каждый год пингвины группами возвращаются к традиционным местам своих гнездовий, причем каждый пингвин возвращается к тому гнезду, которое он занимал год назад. За время короткого лета, когда подрастают птенцы, взрослые птицы несколько раз совершают походы к морю за пищей для своего потомства, а позднее откочевывают туда на всю зиму.

Пингвины, по-видимому, должны обладать хорошо развитой способностью к ориентации и навигации, кроме того, их легче исследовать, чем крякв. Не имея крыльев, они лишь вперевалку бродят по снегу и льду со скоростью 6…8 км/ч. Их иссиня-черные спины хорошо выделяются на фоне ослепительно белого снега, а оставленные ими следы легко различимы. Все это делает их удобным объектом для исследования. Именно поэтому Дж. Эмлен и Р. Пенну посетили американские антарктические станции, где они могли ловить пингвинов на местах их гнездовий и затем выпускать их в бескрайних снежных просторах, не имеющих никаких особых примет. Каждый пингвин, которого выпускали в незнакомом месте, сначала оглядывался по сторонам, затем отправлялся в путь по снежной равнине. Его маршрут через определенные промежутки времени наносили на карту, пока он окончательно не исчезал за горизонтом. Когда было видно солнце, пингвин шел прямо, но если набегали облака, он сразу оказывался в большом затруднении и начинал бесцельно бродить в разных направлениях. Как только небо прояснялось, пингвин тотчас же возвращался к первоначальному курсу. В этих экспериментах было сделано очень важное наблюдение: все исследованные пингвины направлялись на север-северо-восток по отношению к линии, проведенной с севера на юг через место их гнездовья. (Следует напомнить, что вблизи Южного полюса направление на север-северо-восток изменяется по мере движения вокруг полюса, поскольку, куда бы ни направиться от Южного полюса, путь всегда будет идти прямо на север.) Пингвинов группами выпускали в пяти районах Антарктики, в том числе на Южном полюсе и среди паковых льдов за много километров от земли. Во всех случаях пингвины отправлялись в путь в одном и том же направлении, которое никогда не могло привести их домой.

Выбор такого, казалось бы, бессмысленного направления объясняется теми же причинами, которые заставляют находящихся в неволе перелетных птиц поворачиваться в ту сторону, куда они полетели бы, если бы их выпустили на свободу. Пингвины отправляются в путь в том же направлении, в котором они обычно совершают свои зимние походы к расположенному на севере морю. В Антарктике любое путешествие на север приводит к морю, поэтому направление, выбираемое пингвинами, вполне согласуется со здравым смыслом: не совсем понятно, почему пингвины передвигаются еще к востоку. Дело в том, что у берегов Антарктиды существуют морские течения, которые всегда направлены на запад. Принято считать, что пингвины во время своих путешествий отклоняются к востоку ровно настолько, насколько это необходимо, чтобы морские течения не унесли их за зиму слишком далеко от родных берегов.

Навигационные способности пингвинов проявляются не только в их умении находить путь к морю и обратно к своим колониям. Зимой в поисках пищи пингвины, по-видимому, заплывают далеко в открытое море. Для того чтобы весной проложить точный, а не приблизительный курс к своим гнездовьям, пингвины должны каким-то образом точно определить свое местоположение. Другие птицы, совершающие далекие путешествия, также должны обладать способностью сохранять правильный курс и делать поправки на ветер, если он относит их в сторону. Мелких птиц, например горихвосток и мухоловок-пеструшек, которые совершают перелеты из Скандинавии в Испанию и Португалию, встречный ветер иногда переносил через Северное море на восточное побережье Англии. Когда птицы снова отправлялись в полет, их путь прослеживали с помощью радиолокатора. Оказалось, что они улетали из Англии на юг-юго-восток (т. е. в том направлении, которое должно было привести их к первоначальной цели), а не следовали в прежнем направлении на юг-юго-запад, где они затерялись бы в просторах Атлантического океана.

Каким образом птицы определяют свое местоположение, можно только догадываться. Проблема расшифровки физиологических механизмов, эквивалентных компасу, секстанту и карте, кажется нам почти неразрешимой; однако, исходя из некоторых особенностей мозга и органов чувств птиц, можно теоретически представить себе некие механизмы ориентации. Можно ожидать, что любая основанная на хорошо установленных фактах теория, которая без каких-либо противоречий объясняет поведение птиц, в конце концов окажется правильной и со временем будут найдены соответствующие ей физиологические механизмы. Такой «обратный» способ выяснения истины довольно широко распространен в самых различных областях науки. Так, например, существование и местонахождение планеты Нептун было предсказано на основе наблюдений за планетой Уран, и уже позднее, когда с помощью телескопа в соответствующем участке неба обнаружилась новая планета, это предсказание подтвердилось. Теоретические рассуждения подсказали астрономам, где искать планету. Точно так же теоретические представления о физиологическом механизме, с помощью которого птицы определяют свое местонахождение, должны подсказать физиологам, что именно нужно искать в мозге и органах чувств птиц.

Теория, объясняющая навигационные способности птиц, была предложена проф. Мэттьюзом. Ее приняли не все орнитологи, да и сам Мэттьюз, без сомнения, внесет в нее соответствующие поправки, как только в его распоряжении окажутся новые факты. Тем не менее эта теория дает хорошее представление о чрезвычайно богатых возможностях зрения птиц и почти сверхъестественной способности их мозга обрабатывать зрительную информацию.

^{Фиг. 24}

А. В полдень солнце всегда находится в наивысшей точке своего пути. Разница во времени наступления полудня в данном месте и в Гринвиче позволяет определить долготу данного места (в градусах) к востоку или к западу от гринвичского меридиана. Поскольку в окружности 360°, а Земля делает полный оборот за 24 ч, легко подсчитать, что 1 ч времени соответствует 360°:24=15°.

Б. Высота солнца над горизонтом в полдень зависит от широты местности. На экваторе солнце в полдень всегда стоит прямо над головой. Чтобы определить нужный курс, необходимо сравнить высоту солнца в полдень в данном месте с его полуденной высотой «дома», т. е в конечном пункте путешествия.

По мнению Мэттьюза, птицы во время миграций и при полетах в районе гнездовий используют для навигации приемы, во многом сходные с теми, которые применяют штурманы кораблей (фиг. 24). В любой части океана (если наблюдатель находится в северном полушарии) солнце в полдень всегда находится в самой высшей точке своего пути и точно на юге. Штурман определяет долготу места, где находится корабль, измеряя с помощью судового хронометра разницу во времени наступления полудня в этом месте и в каком-то другом, от которого принято вести отсчет; в качестве такого места выбран город Гринвич. Если эта разница составляет 12 ч, то, следовательно, корабль находится на другой стороне земного шара, точно напротив гринвичского меридиана. Кроме того, высота солнца в полдень показывает штурману, на каком расстоянии к северу или к югу от экватора находится его корабль. Если солнце стоит прямо над головой — корабль пересекает экватор. Затем по мере дальнейшего передвижения корабля угол между полуденным солнцем и горизонтом будет уменьшаться; при этом солнце будет «скатываться» к северу или к югу, в зависимости от того, в каком полушарии плывет корабль.

Предполагают, что перелетные птицы определяют географическое положение незнакомой им местности, оценивая разницу в величине угла между полуденным солнцем и горизонтом у себя «дома» и в том месте, над которым они пролетают. Чем севернее находятся птицы от своего «дома», тем меньше будет этот угол, чем южнее — тем больше (мы предполагаем, что птицы находятся в северном полушарии). Как корабельные штурманы, так и перелетные птицы часто не могут в полдень увидеть солнце из-за облаков, но они могут вычислить его полуденное положение на небосводе, проводя наблюдения в другое время и экстраполируя полученные результаты. Для этого нужно измерить небольшой участок дуги, которую описывает солнце при движении по небосклону, и затем вычислить остальную часть дуги, чтобы найти полуденное положение солнца.

Согласно другой теории, птицы могут запомнить, как выглядит «дома» полная дуга, которую солнце описывает на небосводе. Во время перелетов в родные края птицы сравнивают эту дугу с отрезками описываемой солнцем дуги, которые видны в тех местах, где они пролетают. Они летят в таком направлении, чтобы траектория движения солнца приближалась к той, которую они привыкли видеть у себя на родине.

Обе эти теории основаны на наблюдениях и экспериментах, которые проводились с птицами во время их перелетов или вблизи гнезд; однако до сих пор не удалось поставить ни одного опыта, который бы четко показал правильность одной теории и несостоятельность другой. Конечно, имеет смысл рассматривать только те предполагаемые способы навигации птиц, которые теоретически соответствуют возможностям их органов чувств. Обе теории требуют, чтобы птицы могли обнаруживать движение солнца и экстраполировать его положение в разное время суток. Кроме того, они должны обладать способностью определять момент наступления полдня, у них должно быть исключительно точное чувство времени и хорошая память.

По-видимому, все это не выходит за пределы возможностей органов чувств птиц. Известно, что голуби могут обнаруживать перемещения солнца, которое «движется» по небу почти с такой же скоростью, с какой часовая стрелка обходит циферблат часов. Кроме того, птицы могут «рассчитать» траекторию движения различных объектов. Сокол, например, должен уметь в доли секунды определить курс своей быстро летящей жертвы и скорректировать полет таким образом, чтобы настичь ее. По сравнению с движениями этой жертвы движение солнца гораздо проще: оно с постоянной скоростью проходит свой путь, который никогда не меняется.

Способность птиц узнавать время наступления полдня была продемонстрирована на домовых воробьях, которые в естественных условиях в летний период активны 13 ч в сутки. Когда продолжительность светового дня искусственно изменяли, их поведение перестраивалось таким образом, что середина периода активности совпадала с «искусственным полднем». Птицы выявляют свою способность точно чувствовать время и тогда, когда они поют «дуэтом»; при этом песни самца и самки настолько точно сливаются, что их просто невозможно различить. Гонолек (разновидность африканских лесных сорокопутов) издает второй звук своей песни через 0,425 с после первой, и этот интервал никогда не меняется более чем на 0,004 с. Доказательством хорошей памяти птиц может служить всем известная способность голубей возвращаться на свою голубятню даже после восьмилетнего отсутствия. Таким образом, теоретически птицы вполне способны осуществлять навигацию по солнцу; но как именно они это делают, определить очень трудно. Вместе с тем вполне возможно (и никто еще не доказал обратного), что они используют какие-то другие способы навигации. Как корабли держат курс по гироскопическому или магнитному компасу, так и птицы, возможно, способны в ненастную погоду сохранять правильный курс с помощью своих органов равновесия, которые сообщают им о любых изменениях направления полета, или даже за счет восприятия магнитного поля земли.

Двести лет назад доктор Джонстон вполне авторитетно утверждал, что «ласточки, несомненно, спят в течение всей зимы. Множество ласточек, летая по кругу, образуют плотный клубок, а затем все вместе бросаются в воду и лежат всю зиму на дне реки». Считалось также, что кукушки зимой превращаются в ястребов-перепелятников. В наше время вряд ли кто-нибудь поверит, что птицы спят под водой или превращаются в животных других видов; вместе с тем точно доказанная способность птиц осуществлять навигацию во время путешествий на огромные расстояния представляется не менее чудесной.