Ритчи Уорд - Живые часы

• Название: Живые часы
• Автор: Ритчи Уорд
• Издательство: Мир
• Жанр: Биология
• Год: 1974

Биоритмология — одна из увлекательнейших областей современной биологии. Что такое «внутренние часы» живых организмов? Каковы принципы их работы? Как растения и животные узнают время? В темноте и при постоянной температуре, замурованные в подземельях, они все-таки «знают», который час. Растения вовремя складывают листья и «засыпают», животные ложатся спать и просыпаются точно, как по будильнику.

Обо всем этом в живой и увлекательной форме рассказывает автор «Живых часов». Книга предназначена для широких кругов читателей; особенно полезна она для школьников старших классов и студентов.

---

«Мухи быстро собрались вокруг банки, — писал Мори, — и, разумеется, несколько из них прилипли к ленте. Через 30 секунд липкая лента была заменена, число прилипших мух зарегистрировано. Для каждого наблюдения бралась новая лента. Число пойманных за 30 секунд насекомых было принято за меру их активности».

Прежде всего Мори установил, как ведут себя мухи в нормальных условиях. Поэтому за три дня до затмения он провел контрольный эксперимент. За час до восхода солнца он в течение 30 секунд не поймал ни одной мухи. После восхода за то же время он поймал 48 мух, а в И часов — 72 мухи. На заходе солнца к ленте прилипло уже только 9 мух, а позже — ни одной: мухи прекратили свою активность до следующего дня. Результаты экспериментов Мори обобщил следующим образом: «Мухи обнаруживают активность только в светлое время суток. Можно предположить, что их активность находится в тесной связи с интенсивностью солнечного освещения, а не с такими факторами, как температура воздуха или относительная влажность. Это четко проявляется при вычислении коэффициента корреляции между числом насекомых и изменением окружающих условий».

В день затмения, вплоть до самого его начала, число отловленных мух оставалось близким к результатам контрольного дня. Как только на диске Солнца появилась тень Луны (14.08), Мори поймал за 30 секунд лишь 55 мух. В 15.20, когда стало совершенно темно, количество пойманных за 30 секунд мух упало до 14. После восстановления полной интенсивности дневного освещения за 30 секунд к бумаге прилипло 48 мух.

«По мере развития затмения и снижения интенсивности освещения активность мух падала и число пойманных насекомых снижалось. Время минимальной активности точно совпало со временем полного затмения. Затем, по мере увеличения интенсивности солнечного света мухи постепенно восстанавливали свою активность… мы считаем, что суточная ритмическая активность этой мухи (в той мере, в какой о ней можно судить по реакции насекомого на пищу) принадлежит к тому зависимому типу ритмической активности, которая регулируется главным образом суточными изменениями интенсивности солнечного света, а также частично температурой воздуха и лишь затем относительной влажностью. Некоторое расхождение между значениями коэффициента корреляции для освещения в обычные дни и в день солнечного затмения может быть связано со слишком быстрым изменением освещенности во время затмения. Если бы солнечное затмение длилось дольше, активность мух снизилась бы еще значительнее».

День солнечного затмения был весьма хлопотным для Мори. В промежутках между регистрацией активности мух он отмечал также, что «вороны устраивались на ночлег, а петухи начинали кукарекать», что по-вечернему стала кружиться мошкара, а древесные лягушки завели свой концерт. С наступлением неестественной темноты все эти животные прекратили свою активность.

«…Эти факты свидетельствуют о том, что обычная суточная активность животных относится к зависимым ритмам, которые отличаются от ритмов независимых, врожденных. Солнечное затмение как нельзя лучше позволяет изучать такой тип поведения как бы в условиях грандиозного эксперимента».

Но одно обстоятельство озадачило Мори: «Я следил за рачками-бокоплавами, а также скворцами и майнами; они не обращали на затмение никакого внимания. Эти животные оставались такими же активными, как и при полном сиянии дня. И раки вели себя так же. Их для меня собирали всегда готовые помочь школьники. У раков окраска глаз с наступлением ночи меняется, это происходит вследствие перемещения пигмента, однако темнота, наступившая во время затмения, никак не повлияла на них. Почему?». Мори был не единственным среди биологов, кто встретился с такими непонятными фактами.

Вклинившаяся между Саудовской Аравией и Ираном южная часть Ирака омывается водами Персидского залива на протяжении всего нескольких десятков километров. Тем не менее жители южного Ирака испытывают необъяснимый страх перед китами, которые якобы затаились у этого берега.

25 июня 1952 года в день солнечного затмения биологу Н. А. Веберу довелось находиться в южном Ираке. Как только тень на солнце стала едва заметной, все вокруг задрожало от рокота барабанов и грохота горшков и сковородок. Этот шум дополнялся воплями жителей: люди считали, что во время затмения кит пытается проглотить солнце и, если ему не помешать, светило исчезнет навеки. Естественно, предотвратить вселенскую трагедию и прогнать кита можно, лишь подняв великий шум.

Но не только этими наблюдениями занимался во время солнечного затмения Вебер. Он обратил внимание на то, что, когда стало почти темно, появились тараканы, начали стрекотать сверчки, искали укрытия мухи, бабочки и пчелы, изменилось поведение большинства птиц, некоторых млекопитающих. Но вместе с тем многие животные никак не реагировали на затмение.

Чем же объясняется эта разница в поведении? Прежде всего, рассуждал Вебер, известно, что все животные в нормальных условиях подчиняются ритмам, связанным с вращением Земли. Становятся подвижными с наступлением сумерек ночные животные, а дневные — просыпаются перед рассветом. Вебер знал о двух точках зрения на природу этих ритмов. Одни биологи придерживаются мнения, что ритмы активности обусловлены неким механизмом, чем-то вроде внутренних часов, который находится в организме самого животного. Другие склонны относить ритмическую активность животных за счет влияния ритмов внешней среды. Поэтому Вебер сделал вывод, что животные, изменившие свое поведение под влиянием затмения, управляются действием внешних ритмов, а не изменившие — подчиняются собственным внутренним ритмам.

Еще в 1906 году было опубликовано сообщение о поразительных наблюдениях, сделанных швейцарским психиатром Августом Форелем. По утрам в хорошую погоду семья Фореля обычно завтракала на выходившей в сад террасе. К столу ежедневно подавались фруктовое желе и варенье. И вот члены семьи очень скоро заметили, что к их трапезе присоединились пчелы. Форель обратил внимание на то, что пчелы были чрезвычайно пунктуальны, и по часам отмечал их появление.

Случилось так, что несколько дней завтрак накрывали в доме. В один из таких дней Форель с удивлением заметил, что пчелы в положенное время прилетели на террасу. Это его немало озадачило, так как он считал, что пчел привлекает запах фруктовых сладостей. С этого момента Форель каждое утро регистрировал появление пчел на террасе независимо от того, было там варенье или нет. У Фореля возникла смутная догадка, что пчелы каким-то образом способны узнавать время, но дальше этого он не пошел.

Приблизиться к разрешению этой загадки удалось лишь спустя несколько лет немецкому ученому фон Буттель-Реепену. Прогуливаясь среди полей цветущей гречихи, он обратил внимание на то, что, как только цветы гречихи поздно утром прекращают выделять нектар, пчелы проворно покидают поле и не возвращаются до следующего утра. Отправившись на поле гречихи в послеобеденное время, Буттель-Реепен тщательно обследовал цветы. Казалось бы, и к вечеру они были столь же душистыми, как и утром. Но почему же тогда пчелы в послеобеденное время их никогда не посещают? Очевидно, насекомых привлекал не запах. Но тогда, как же они узнают, когда именно им надо прилетать?

Буттель-Реепен считал, что возможно одно из трех объяснений этой загадки:

1) за полями следят по нескольку пчел-разведчиц от каждого улья. Когда начинается выделение нектара, они отправляются в ульи и сообщают об этом;

2) пчелы связывают выделение нектара с каким-то внешним явлением, например положением солнца на небе. Запомнив, когда накануне началось выделение нектара, они и на следующий день вылетают в момент, когда солнце займет на небе соответствующее положение;

3) у пчел есть настоящее чувство времени — некие внутренние часы.

Вероятно, последнее было всего лишь счастливой догадкой, но догадкой действительно ценной. Буттель-Реепен ввел и новый термин — чувство времени (Zeitgedachtnis), — термин настолько удачный, что он прочно вошел в биологическую литературу.

Буттель-Реепен не мог доказать своего предположения. В его время, как и в дни Фореля, применение точных методов в биологии еще только зарождалось. Лишь в 1929 году И. Белинг — ученица знаменитого Карла Фриша — сумела, как мы увидим, заглянуть глубже в тайну чувства времени у пчел.

Человек с давних времен восхищался способностью птиц находить дорогу к дому. Но не только эта способность удивляет в птичьем племени. Очень часто их поведение отличается большой точностью. Так, шляпковый тинаму, похожий на маленького страуса, с необычайной пунктуальностью заводит песню через каждые три часа и днем и ночью. На родине этой забавной птицы, в Панаме, ее называют трехчасовиком. Панамцы считают, что по пению тинаму можно проверять часы. Пока ученые не знают, почему эти птицы так точны в сроках исполнения своей песни, известно лишь, что яйца насиживает самец и он же заботится о птенцах. Песня его раздается восемь раз в сутки через равные промежутки времени независимо от сезона.