Лорус Милн - Чувства животных и человека

• Название: Чувства животных и человека
• Автор: Лорус Милн
• Издательство: Мир
• Жанр: Природа и животные
• Год: 1966

Книга известных американских ученых, супругов Лоруса Дж. Милна и Маргарет Милн, «Чувства животных и человека» — занимательный, а местами и поэтичный рассказ об ощущениях, свойственных живым существам. О сложных проблемах бионики авторы говорят легко и просто, без излишней наукообразности. Мы узнаем из книги, почему пчелы не видят красного цвета, как птицы ориентируются при перелетах, каким образом летучие мыши чувствуют преграды на своем пути и многое, многое другое. При этом Милны все время сравнивают чувства животных с человеческими чувствами, наводят читателя на мысль о том, что живые организмы с их сложной и малоизученной структурой органов чувств представляют большой интерес не только для биологов, но и для физиков, математиков и особенно конструкторов, создающих самоорганизующиеся устройства. Авторы стремятся в то же время не подавить читателя массой сведений, а помочь ему отделить главное от второстепенного, научить его ориентироваться в сложных вопросах, философски осмысливать мир.

Редакция научно-фантастической и научно-популярной литературы.

---

Нервные сигналы, приходящие от глаза, носа и других частей тела, являются однотипными. Они представляют собой электрохимические изменения, которые пробегают по нерву с большой скоростью (свыше 120 метров в секунду) в виде дискретных импульсов продолжительностью около 0,0001 секунды. Если раздражитель сильный, импульсы могут следовать один за другим каждую тысячную долю секунды. Или нерв может передавать их с большими интервалами, часто в виде вспышек активности, что дает мозгу дополнительную информацию, записанную в простом коде.

Хотя нервный импульс — это не электрический ток (и он не распространяется со скоростью света — 300 000 километров в секунду), после электрического раздражения все нейроны начинают генерировать импульсы. Уже в 1943 году стало ясно, что при раздражении различных участков кожи человека одинаковыми высоковольтными электрическими импульсами в мозгу возникают ощущения тепла, холода, боли, давления и прикосновения в зависимости от того, на какие нервные окончания оказывали воздействие. Эти же раздражители, приложенные к языку, создают дополнительные ощущения горечи, солености, кислоты или сладости в зависимости от возбуждения определенных рецепторных систем.

Мы действительно не можем ощущать электричество. Ни один из наших органов чувств не приспособлен для «настораживания» нашего мозга, когда мы получаем раздражения такого рода. Напротив, каждый анализатор проявляет особую чувствительность к каким-то «своим» сигналам. Что касается типа этих сигналов, то его определяет наш мозг, который расшифровывает информацию, приходящую к нему по нервам, связанным с определенным органом чувств. Сами по себе все эти нервные посылки однотипны и похожи на те, которые мозг передает мышцам, когда мы хотим совершить произвольное движение. Они совершенно непричастны к ощущениям покалывания или внезапной судорожной боли, которые мы чувствуем при сильном сокращении мышц в ответ на раздражение их электрическим током. Нормальные нервные импульсы вызывают активность мышц при гораздо меньшей затрате энергии, и при этом управление ими осуществляется лучше.

Недавно в Германии один нюрнбергский часовой мастер удачно использовал способность человека спокойно переносить электрические раздражения. Он предложил продавать электрические будильники для глухих. Силу электрического импульса, воспроизводимого в назначенное время, мог регулировать сам засыпающий человек.

В настоящее время автомобилистам предлагаются подобные «ударные» приспособления, которые, возможно, избавят их от штрафа, так как повысят эффективность новых приборов, улавливающих сигналы радиолокатора. Такой прибор, который предупреждает водителя, превышающего дозволенную скорость, о том, что он попал в зону радиолокационного контроля, установленного на шоссе полицией, часто не может вовремя привлечь внимание шофера. Дело не только в том, что организм человека нечувствителен к самим сигналам радиолокатора, он также может не обратить внимания и на слышимые звуки, если они примешиваются к разговору в машине или передаче по радио. Стоит водителю нажать на тормозную педаль чуть позже положенного срока, как радиолокатор зафиксирует это и передаст по радио разъезжающему в машине автоинспектору, чтобы он вручил повестку в суд нарушителю правил уличного движения. Если провинившийся водитель получит более сильные сигналы, например импульсы электрического тока, то он, вероятнее всего, снизит скорость машины до дозволенной, прежде чем попасть в зону, контролируемую радиолокатором.

Отсутствие у человека специальных органов, чувствительных к току, соответствует нашей общей невосприимчивости к тем электрическим импульсам, которые производит каждая работающая железа и любая сокращающаяся мышца. Количество этого электричества слишком незначительно, чтобы повлиять на находящийся поблизости нерв. Тем не менее если на открытое работающее сердце положить нерв, ведущий к мышце ноги, то нога начнет дергаться в ритме сердечных сокращений. Сердце человека вырабатывает достаточное количество электрического тока, чтобы вызвать ритмические изменения потенциала от 0,002 до 0,01 вольта, которые можно обнаружить на поверхности груди человека. Эти изменения могут быть усилены и записаны в виде электрокардиограммы, по которой кардиолог может судить, насколько нормально работает сердце. Очень слабые электрические токи, возникающие при работе мозга, известны как мозговые волны; их можно также уловить на коже головы и, значительно усилив, зарегистрировать в виде электроэнцефалограммы. Это очень важно при определении нарушений работы мозга, и недавно такие токи начали использовать, чтобы узнать, проникают ли в мозг глухонемого ребенка сигналы инструкции и воспринимает ли он их.

Небольшие количества электричества, генерируемые активными клетками, обычно не приводят к какому-либо известному эффекту. Тем не менее если вызвать электрические изменения в среде, где обитает множество отличных от человека живых организмов (от одноклеточных до рыб), то эти изменения вызовут определенные реакции. Уже почти пятьдесят лет науке известно, что крошечная туфелька, микроскопическое животное Paramecium, может определять направление электрического тока, проявляя при этом чувствительность, которой не обладает человек. Здесь, в микроскопической клетке, заложено чувство, которое имеет необыкновенно широкую область применения. В капле воды из пруда, к которой от полюсов батареи с двух сторон подводили проволочки, наблюдали за бесчисленными парамециями. Они всегда плыли по направлению к отрицательному полюсу. Хотя это удивительное чувство, по-видимому, совершенно не нужно одноклеточному организму, человек увидел в нем принцип, который он мог бы применить к направленному разведению животных.

Мужские половые клетки млекопитающих реагируют на постоянный электрический ток следующим образом: сперма, порождающая самцов, движется в одном направлении, а порождающая самок — в противоположном. Это различие было использовано в экспериментальных и коммерческих целях при искусственном осеменении, когда животноводы хотели, чтобы в их стадах или гуртах появился молодняк одного пола. Такой метод далек от совершенства, однако он значительно лучше, чем случайное скрещивание.

Гораздо более разумное применение получило электричество при разделении рыб, чувствительность которых от вида к виду значительно варьирует. Форель и осетровые, подобно многим другим ценным промысловым рыбам, искусно избегают пульсирующих электромагнитных полей, которые образуются в реке от свисающих вниз проводов. V-образное заграждение такого рода заставляет рыб, идущих против течения, отклоняться от курса и приводит их в специальный проверочный загон, расположенный в нижней точке V. Там ненужную рыбу удаляют, а остальную пропускают дальше. А вот бесчелюстные миноги во время своих миграций против течения, по-видимому, гораздо менее чувствительны к этому барьеру; они часто натыкаются на него и погибают от удара электрическим током.

В течение 1956 года США и Канада вложили почти три миллиона долларов в строительство таких электрических заграждений на реках, впадающих в озера Верхнее, Гурон и Мичиган; это строительство преследовало цель задержать идущих на нерест паразитических миног и, следовательно, уменьшить количество этих пожирателей рыб в верхних Великих Озерах. Пользу от такого рода мер можно ожидать после 1963 года. До этого времени молодые миноги, развившиеся из икры, которая еще в «добарьерный» период была отложена их родителями, будут каждую весну и осень беспрепятственно спускаться вниз по реке и нападать на любую крупную рыбу, которую они могут встретить в верхних Великих Озерах.

В период с 1956 по 1958 год было сделано несколько удивительных открытий, связанных с поведением пресноводных миног. Почему эти виды настолько нечувствительны к электрическим барьерам, что натыкаются на них, тогда как почти такие же морские миноги находят добычу подобно радару, используя как подводный радиолокатор свою чувствительность к электричеству? Морские миноги всегда приходят в возбуждение от одного присутствия в воде минимального количества химических веществ, выделяемых рыбами, которыми они питаются. Но только одной химической чувствительности недостаточно для захвата добычи, если, конечно, миноги не наткнутся на нее случайно. Их глаза настолько атрофированы, что они уже не могут приносить какую-либо пользу в данном случае. Вместо этого любая морская минога в возбужденном состоянии излучает короткие электрические импульсы («спайковые потенциалы»). Каждый такой импульс представляет собой электрический ток, который из одной части тела миноги через воду попадает в другую. По-видимому, минога воспринимает любые изменения, которые претерпевает посланный ею импульс. Обычно такое изменение означает, что не далее чем сантиметрах в десяти от головы миноги находится какой-то объект, отличающийся по своей электрической проводимости от воды. Часто этот объект оказывается рыбой, к которой минога тут же присасывается бесчелюстным ртом и начинает «просверливать» отверстие, добираясь до питательной крови и соков.