Текст книги "Чувства животных и человека"
Автор книги: Лорус Джонсон Милн
Соавторы: Маргарет Милн
сообщить о нарушении
Текущая страница: 18 (всего у книги 22 страниц)
Даже если мы знаем, каким образом насекомые видят отдельные цветы, то остается неясным, как же пчелы находят цветущие растения. Это происходит благодаря их способности замечать движение. Мы сами часто улавливаем движущийся предмет «краешком глаза». Если это неподвижный воробей или насекомое, то они слишком малы, чтобы рассмотреть их на краю поля зрения. Когда они двигаются, их изображение начинает перемещаться с одного участка светочувствительной ретины на другой, и наши глаза сообщают о наличии «чего-то», не устанавливая точно, чего именно. Мы поворачиваемся, чтобы взглянуть прямо, и получаем в 60 раз более подробное изображение этого объекта.
Подобным же образом, если в поле зрения пчелы что-то движется, ее крошечный мозг получает сообщение о движении. Неважно, покачивается ли это на ветру цветок или над ним пролетает пчела. Если изображение цветка перемещается с соответствующей скоростью от одной части сложного глаза к другой, то поступает сообщение о движении. Пчела спускается вниз, чтобы рассмотреть предмет с более близкого расстояния.
Яблоню в полном цвету, окруженную зеленой травой или сорняками, пчела может увидеть еще издали. Белый цвет дерева хорошо контрастирует с окружающим фоном. С более близкого расстояния насекомое способно различать, что цветы собраны в соцветия с зелеными или темными участками между ними. Если цветущие ветви колышет ветер, то они привлекают пчел гораздо сильнее, чем деревья, защищенные от ветра зданиями. На колеблющихся ветвях будет больше насекомых: колыхания белых пятен в поле зрения пчел служат для них как бы сигналом к спуску.
Конечно, сами по себе сложные глаза пчелы не более эффективны, чем нервная система, с которой они связаны. Именно взаимодействие мозга и глаз обеспечивает летящему насекомому особую чувствительность к движению. К тому же оно дает насекомому способность определять скорость своего полета относительно земли, приобрести которую человек стремился с тех самых пор, когда была создана авиация. Но пока люди не научились при помощи электронных схем имитировать нервную систему, которая обслуживает сложный глаз, они не могли практически применить этот принцип. Сейчас инженеры разработали для авиации индикатор путевой скорости, копирующий работу глаза насекомого. Один его элемент располагается в передней части самолета, второй в хвосте и оба обращены к земле. Электронная схема измеряет время, в течение которого темный или светлый участок поверхности земли перемещается от одного ограниченного поля зрения до другого. Эта информация автоматически соотносится с высотой самолета над местностью, и затем производится индикация вычисленной скорости в километрах за час в переводе на перемещение по карте.
Совершенно очевидно, что насекомые пользуются своими сложными глазами точно таким же образом. Если встречный ветер относит их назад с той же скоростью, с какой они могут лететь, или даже с большей, то они снижаются и пережидают, пока ветер утихнет. Пилот небольшого самолета, летящего со скоростью 140 километров в час при скорости встречного ветра 140 километров в час, с таким же успехом мог бы приземлиться, поскольку фактически он неподвижно стоит над местностью. Он только тратит бензин, рассекая ветер. Однако, пока ученые не создали индикатора путевой скорости, имитирующего сложный глаз, пилоту нечем было руководствоваться, кроме воздушной скорости, говорящей ему, сколько километров в час проходит его самолет по отношению к воздуху, обтекающему концы его крыльев. Для управления полетом гораздо важнее знать, как движется самолет по отношению к земле.
По-видимому, любое движение является весьма существенным для зрения. Пчела добивается этого движения во время своего полета над землей. Хищник терпеливо ждет, пока его будущая жертва не начнет двигаться и не обнаружит своего местопребывания.
Мы сами создаем такое движение посредством скачкообразных перемещений своего взгляда благодаря тому, что мышцы, контролирующие работу наших глаз, постоянно сокращаются и расслабляются, наши глазные яблоки все время слегка подрагивают, смещаясь вверх, вниз или в стороны. Если прикрепить к ним особые контактные линзы, которые при любом движении глаз делают поле зрения неподвижным, то получим совершенно удивительные результаты. Яркая цветная картинка поблекнет и превратится в однообразное коричнево-серое изображение. Только благодаря незначительному подрагиванию глазного яблока, в результате которого происходит перемещение зрительного изображения на светочувствительных клетках, глаза так и не адаптируются полностью к падающему на них свету, какой бы ни была интенсивность освещения. Не будь этого, они перестали бы посылать сигналы мозгу. Мы очень выигрываем от того, что не можем поддерживать неподвижное состояние глаз.
По-видимому, большинству животных не присущи эти очень незначительные скачкообразные движения глаз. Если в поле зрения лягушки нет движущегося предмета, глаза ее не посылают мозгу существенной информации. Должно быть, зрительный мир лягушки обычно так же пуст, как чистая классная доска. Однако любое двигающееся или «охорашивающееся» насекомое обязательно выделяется на фоне этой пустоты, будто оно нарисованное.
Для обнаружения пищи амфибиям настолько необходимо движение, что до 1960 года любое такое животное в неволе предпочитало голодать, если ему не давали живых активных насекомых и червей или не кормили из рук кусочками мяса, медленно помахивая ими перед самыми глазами земноводного. В 1960 году коннектикутские психологи Вальтер и Франсис Касс изобрели нечто вроде аттракциона «дрессированные жабы» в виде вращающейся платформы с электроприводом, на край которой клали кусочки рубленого мяса. Жабы быстро научились стоять у края этой Lazy Susan [29]29
Lazy Susan – дословно «Ленивая Сюзанна». Так в Америке называют вращающийся поднос для приправ, соусов и т. п. – Прим. перев.
[Закрыть] и хватать разложенные на ней кусочки фарша. Некоторые жабы забирались даже на саму платформу и продолжали различать на ее фоне кусочки мяса, хотя и вращались теперь вместе с ней. Возможно, пища не исчезала из поля зрения животных, потому что они совершали всем телом легкие непроизвольные движения, которые являются реакцией жабы на любое продолжительное перемещение всего поля зрения. Даже этих легких движений достаточно, чтобы кусочки фарша остались в поле зрения жабы.
Богатство нашего зрительного мира пропадает только тогда, когда его картины слишком быстро проносятся у нас перед глазами. Пожалуй, мы можем воспринять как отдельные зрительные образы не больше десяти изображений в секунду. Даже при такой скорости следующие одна за другой картинки должны быть приблизительно похожи, чтобы восприятие их не смазывалось. Если мы проецируем на домашний киноэкран 16 изображений в секунду, то воспринимаем их как слитное непрерывное действие; в то же время мы едва ли заметим 32 коротких затемнения экрана в секунду. Однако при 16 затемнениях или при более медленной скорости смены отдельных кадров мигание на экране становится раздражающим. Мы можем также заметить колебания яркости ламп накаливания, питающихся переменным током с частотой 25 герц, который до самого последнего времени вырабатывался гидроэлектростанциями Ниагарского каскада. При частоте переменного тока 50 или 60 герц свет ламп кажется нам совершенно ровным. Точно так же мы никогда не видим быстро двигающейся точки от электронного луча на экране телевизора; вместо этого у нас создается иллюзия цельной картины. И если мы не сидим слишком близко к телевизору, то все параллельные линии, по которым последовательно пробегает эта точка, сливаются для нас в единое изображение.
В этом смысле мы очень отличаемся от многих животных со сложными глазами. Муха или пчела может различить источники постоянного света и света, мерцающего более 200 раз в секунду. Очевидно, эти существа компенсируют свою слабую способность различать отдельные пространственные детали необыкновенным свойством воспринимать изменения видимого мира во времени. Можно не сомневаться, что уменье различать отдельные изображения, следующие с большой скоростью, является весьма важным при полетах животных, перемещающихся на небольшой высоте среди всякого рода препятствий со скоростью 8–16 километров в час.
Как ни странно, мы доскональнее изучили, что существенно для глаз и мозга насекомого, видящего определенные картины, чем собственные приемы распознавания букв алфавита. Пчел можно приучить к тому, чтобы они прилетали за капельками сладкой воды, налитой на горизонтальные пластинки из тонкого стекла, которые положены на большие модели кругов, треугольников и прямоугольников. Если кормление производилось каждый раз на черном диске, пчелы не будут обращать внимания на пустые квадраты, знаки «X» или даже черные кольца того же диаметра, что и диск. Однако они не смогут отличить друг от друга черный диск, черный треугольник и черный квадрат разного диаметра, если все эти фигуры будут иметь одинаковый периметр. Пчелы будут путать знак «X» и контур треугольника, если у этих фигур граница между черным и белым насчитывает одинаковое число сантиметров.
Насекомое не распознает форму как таковую, однако оно может ассоциировать пищу с примерным периметром фигуры. Именно этим признаком отличается цветок с тремя лепестками от пятилепесткового цветка того же диаметра. Вот почему пчелы могут по нескольку раз посещать отдельные виды цветущих растений, а затем перестают прилетать к тем из них, с которых начинают опадать лепестки.
Осьминог или сухопутная черепаха гораздо лучше различают крупные объекты, чем любое животное со сложными глазами. Но до сих пор никому не удалось узнать, как эти животные оценивают то, что видят. Возможно, их метод можно было бы улучшить и применить при создании новых чудес электронной техники. Если бы только техническое устройство могло просматривать карточки в картотеке или титульные страницы книг и узнавать в латинском «А» ту же самую букву, что и « А», напечатанное курсивом, рукописное « а» или строчное «а», то такая машина могла бы заниматься ведением картотек и поиском документов в архивах. Некоторые люди неодобрительно относятся к успехам подобных попыток. Они опасаются, что инженеры, стремясь «расширить» и подменить человеческие чувства, создадут столь совершенное устройство, что оно заменит человека. Другие не видят в этом опасности и надеются на реальный прогресс. Они хотят знать, как человек распознает образы – простые на вид, как буквы алфавита, или сложные формы китайских иероглифов. Что нужно для постройки машины, которая сможет выполнять обязанности библиотекаря?
В природных условиях лишь такие большие животные, как слон, сильные, как пантера, такие мгновенно реагирующие, как скунс, или хитрые, как ворона, могут позволить себе роскошь иметь заметную внешность. Остальные животные находятся в безопасности или могут быть уверены в том, что пообедают, только когда хищник их не видит. Как правило, у хищников, к несчастью для их жертв, великолепные глаза, а мозг приспособлен к использованию зрительных сигналов. Чтобы скрыться от хищника, не убегая от него, необходимы и смелость – нужно стоять совершенно неподвижно, – и маскировка, иначе такое бездействие не увенчается успехом.
Мы можем легко обнаруживать замаскировавшихся животных во многом благодаря особенностям нашего зрения. Одной из них является способность человека замечать границу между двумя серыми поверхностями, разница между которыми в количестве отражаемого света составляет всего лишь один процент. В диапазоне между белым и черным цветом мы различаем примерно пятьсот оттенков серого. А пчела обнаружит границу между оттенками серого, если они отличаются друг от друга по количеству отражаемого света на 25 процентов. Вследствие этого ее глаза различают лишь около дюжины серых цветов да еще белый и черный. В зрительном диапазоне маленькой фруктовой мушки Drosophila, которую так широко используют при изучении наследственности, насчитывается всего три оттенка серого цвета.
С этим неумением распознавать оттенки серого цвета связана реакция насекомых на темноту. Насекомое, которое активно лишь в дневное время, при резком падении освещенности до одной сотой уровня солнечного света считает, что наступила ночь. По-видимому, оно сразу же располагается поспать; это знают смельчаки, которые ловили поднимающегося с цветка шмеля, сложив чашечкой ладони вокруг жужжащего насекомого. Попробуйте сделать это! Не тревожьтесь, если пленник угрожающе жужжит, ползая по внутренней поверхности ваших ладоней. Внезапная темнота побеждает его беспокойство, и он утихает удивительно быстро. Чтобы пробудить шмеля от сна, нужно подержать его под лучами солнца. В полумраке солнечного затмения почти все дневные насекомые засыпают.
Даже если насекомое в течение часа свыкается с темнотой помещения, его сложные глаза смогут видеть лишь при освещенности, составляющей тысячную долю от максимальной. Мы же вполне обходимся одной миллиардной. По этой причине, не говоря уже о других, дневные насекомые не просыпаются вместе с птицами, а спокойно остаются на своих местах, пока Солнце не поднимется над горизонтом и не наполнит светом затененные места.
Обычно мы мало задумываемся над тем, какие бывают оттенки серого цвета. Юнко и шалашница – серые. Мальтийская кошка, кора бука и сланец – тоже серые. Но, с другой стороны, серый цвет не обычен для природных объектов. Большинство предметов, которые мы видим, либо голубые, как небо или шпорник, либо зеленые, как хлорофилл, или желтые, как канарейка или одуванчик, или оранжевые, или красные. Серые тона, на которые реагируют наши глаза, представляют собой смесь почти бесконечного множества цветов. Мир предстает перед нами таким, каким его воспринимает большинство животных, только когда мы видим эти цвета превращенными в серый цвет на черно-белой фотографии или на экране телевизора. В остальное время цветное зрение служит нам дополнительным средством для раскрытия маскировки и распознавания значимых контрастов зримого мира.
Несмотря на общепринятое мнение, красная тряпка не является чем-то особенно притягательным для быка. Животное возбуждается при виде чего-то колеблющегося. Белый лоскут или накидка видны ему гораздо лучше, а значит и действуют на него сильнее, потому что бык не может различать цвета. Этой способности лишены также коровы и лошади, собаки и кошки, свиньи и овцы. Никого из них нельзя обучить за соответствующее вознаграждение подходить к цветному квадрату любого тона, если расположить его наугад среди серых квадратов различного оттенка – от белого до черного. Среди всех млекопитающих только человек и некоторые приматы наслаждаются роскошью цветного зрения.
Точные детали механизма цветного зрения остаются одной из самых сокровенных тайн природы. Например, ощущение желтого цвета с таким же успехом возникает при попеременном освещении глаза красными и зелеными вспышками, как и при раздражении его желтой частью спектра. Точно так же белый цвет – это такая интерпретация ощущений в мозгу, которая может быть получена и другими способами, помимо самого распространенного – создания смеси волн различной длины с подходящей интенсивностью, соответствующей их интенсивности в солнечном свете.
Дневные птицы и большинство рептилий различают цвета. При тщательном исследовании это свойство было обнаружено также у всех рыб. Лягушки и саламандры, по-видимому, различать цвета не способны. Уверенность в том, что лягушка-бык схватит крючок на конце лески, если к нему привязать кусочек красной фланели, – такое же заблуждение, как с быком и красной тряпкой [30]30
Некоторые амфибии способны различать цвета. – Прим. ред.
[Закрыть] .
Пчелы обладают удивительной способностью отличать какой бы то ни было цвет от любого оттенка серого. Это же относится к кальмарам и целому ряду ракообразных. Но нельзя сказать, что они видят цвета так же, как мы. Что касается пчел, то дело обстоит далеко не так.
Различение цветов животными отчасти определяется шириной воспринимаемого ими спектра. Несколько лет назад английский энтомолог X. Эльтрингем осуществил один из наиболее впечатляющих опытов на насекомых. Он поймал несколько бабочек, известных под названием черепаховок, в узоре крыльев которых преобладает красный цвет, и нанес на их сложные глаза слой прозрачного красного лака, тем самым как бы снабдив их безвредными красными очками. Затем он отпустил их на свободу и заметил, что бабочки летают так же хорошо, как и прежде. Очевидно, черепаховка способна видеть в красном свете, так как лишь он один способен проходить сквозь красный фильтр. Когда то же самое попытались проделать с белыми бабочками, известными под названием «большие капустницы», они летали бесцельно и их реакции напоминали реакции слепых насекомых. Эти наблюдения вполне согласуются с поведением обоих видов бабочек, поскольку черепаховка посещает обычно красные цветы, а большая капустница делает это редко. По-видимому, она воспринимает их лишь как черные пятна.
Наше зрение также имеет свои пределы, и мозг неспособен расширить диапазон цветов, которые мы видим в радуге. Граница наших возможностей на фиолетовом конце спектра определяется фильтрующим действием желтоватого хрусталика, который поглощает ультрафиолет. С годами наш хрусталик становится желтее и отфильтровывает соответственно больше фиолетовых лучей. Старые художники почти не отдают себе в этом отчета, но в их картинах редко встречаются настоящие фиолетовые тона.
Нас особенно интересуют ультрафиолетовые лучи, потому что для пчелы это наиболее активная часть солнечного света и наиболее характерный цвет, отличающийся от фиолетово-голубого, голубовато-зеленого и зеленовато-желтого. Различные объекты, отражающие ультрафиолетовые лучи, кажутся насекомым гораздо ярче тех, которые не отражают этих лучей. Нам не удается уловить эту разницу, но для изучения зрительного мира насекомых в этой части спектра мы можем использовать в качестве вспомогательного средства фотопленку или телевизионную камеру, чувствительные к ультрафиолету. Большинство предметов, отражающих видимый для нас свет, отражает и ультрафиолетовые лучи. Однако бывают и сюрпризы. Например, обыкновенная желтая маргаритка поглощает ультрафиолетовые лучи; исключение составляют кончики лепестков, которые интенсивно их отражают. В итоге насекомые воспринимают цветок в виде венчика ярких ультрафиолетовых пятен, окружающих конусообразный центр цветка, где их ожидают нектар и пыльца.
Столь же необычно выглядят в ультрафиолетовом свете некоторые насекомые. И самец, и самка мотылька сатурния луна кажутся нам пастельно-зелеными. Однако в ультрафиолетовом свете она выглядит как блондинка, а он как брюнет. Эту разницу должны замечать мотыльки, когда они видят друг друга при свете дня. Луна, в честь которой названы эти мотыльки, почти не отражает на землю ультрафиолетовых лучей. Не встречают их также и животные озер, рек или океанов, плавающие на глубине 2–3 сантиметров или более, потому что верхние слои воды почти целиком превращают эти лучи в тепло.
Сравнительно немногие животные проводят дневные часы, путешествуя у поверхности воды. Глаза некоторых из них особым образом приспособлены к тому, чтоб видеть и в воде, и в воздухе. Особой приметой черного жука-вертячки, который крутится и носится стрелой на поверхности прудов и озер, являются разделенные пополам сложные глаза. Одна половина глаза вертячки находится под водой, другая смотрит в воздух. Четырехглазые рыбы, живущие в реках Центральной и Южной Америки, точно так же приспособлены для зрения и в воздушном, и в водном царстве. Каждый глаз состоит из двух зрачков, и рыба плавает у поверхности воды, глядя одним зрачком в воздух, а другим – в воду. Таким образом, она бывает в курсе всех событий, происходящих вокруг нее. Оба зрачка обслуживаются одним хрусталиком, а пропорции глаза скорректированы таким образом, чтобы рыба могла ясно видеть через оба зрачка одновременно.
Рыбы обычно видят весьма причудливым образом. Сквозь толщу воды они различают предметы на дне. Прямо над собой (и во все стороны от вертикали до максимального угла в 48,8°) они смотрят как бы через окошко, ограниченное горизонтом. Это происходит в результате преломления света, входящего в воду. За пределами этого окошка находится отраженное изображение дна, а хорошее это изображение или плохое – зависит от того, насколько сильно ветер рябит поверхность воды. Любая рыба так привыкла к этому странному видению мира, что не упускает из виду ни одной детали: червяка на крючке, привязанном к концу лески; зимородка, парящего прямо над головой; улитку, ползущую по дну. Все важно.
Пока зимородок не нырнет в воду, гоняясь за гольяном, он изучает обстановку одним глазом – монокулярно. Какой бы глаз при этом ни использовался, он фокусирует изображение объектов при помощи комбинированного светопреломляющего действия хрусталика и искривленной роговой оболочки глаза, покрытой слезной жидкостью. Пока что птица действует так же, как мы. Но когда зимородок ныряет, в воде его роговица, подобно нашей, перестает фокусировать световые лучи. Под водой мы оказываемся беспомощно дальнозоркими, если не надеваем подводные очки или маску для защиты роговой оболочки глаз, которую в воздухе увлажняет слезная жидкость. У зимородка нет таких приспособлений. Вместо этого глаза у него скошены и он может направлять взгляд прямого впереди клюва, разыскивая рыбу с помощью бинокулярного зрения. Глаза зимородка обладают подходящими пропорциями для подводного видения в этом направлении, и при известной ловкости и удаче намеченная жертва оказывается в поле его зрения.
Лишь несколько удивительных животных, таких, как тюлень и морская змея, подобно зимородку, приспособлены для того, чтобы видеть и в воздухе, и в воде. Зрение большинства живых существ ограничено так же, как наше. И у рыб, и у пингвинов, которые охотятся за рыбой, зрачки обладают таким сильным фокусирующим действием, что им не нужна помощь роговицы, чтобы видеть во время плавания. Но когда пингвин оказывается на суше, то дополнительное фокусирующее действие роговицы делает его трогательно близоруким. Ему трудно отличить лежащий у его ног камень от яйца.
Быть может, самым важным заключением, к которому мы приходим, оглядываясь вокруг при свете дня, является то, что специфическая комбинация ограничений и специализаций нашего зрения предоставляет нам почти безграничные возможности. Конечно, мы не обладаем перископическим зрением кролика или вальдшнепа, у которых глаза находятся по обе стороны головы и почти не создают бинокулярного поля зрения. Но оба наши глаза обращены вперед, и мы можем использовать их одновременно, рассматривая предметы в своих руках. Это способствовало развитию ловкости наших рук, изобретению инструментов и всему прогрессу цивилизации.
Сегодня среди наших приборов есть много таких, которые помогают нам значительно расширить диапазон зрительных способностей по сравнению с любыми другими животными. С помощью телескопов мы исследуем дальние уголки Вселенной, микроскопы приближают к нам совершенно незнакомый микромир. Даже мысленно трудно возвратиться к тем временам, когда мы меньше знали о жизни. В стремлении открыть новые горизонты мы изменили сам воспринимаемый нами мир и создали новую среду для человечества.
