Мы живем в мире, границы которого определены возможностями наших органов чувств, и на протяжении столетий мы полагали, что этот мир — единственный. Но, подобно тому как исследователи и путешественники XV и XVI столетий показали, что границы мира и Вселенной простираются гораздо дальше, чем можно себе представить, биологи XX века доказали существование других сенсорных миров, очень многообразных и совершенно отличных от нашего. Нам известно теперь, что существуют звуки, лежащие за пределами восприятия нашего слуха, а если мы не воспринимаем их, это вовсе не значит, что их нет; кроме того, существуют недоступные для нас запахи и световые лучи, а также чувства, которыми мы не обладаем.

Каждый, кто держал домашних животных, знает, что их чувства часто бывают острее наших. Собаки улавливают запахи несравненно более слабые, чем те; которые воспринимает человек, а кошки различают дорогу при таком «освещении», которое мы назвали бы кромешной тьмой. В подобных случаях животные пользуются органами чувств, почти не отличающимися от наших, но эти органы более чувствительны. Мир их ощущений ярче, а в некоторых отношениях и шире нашего. Его границы раздвинуты, поскольку животные способны воспринимать свет, звуки и запахи, которые не воспринимает человек. Человек может уловить звуки не выше 20 000 Гц, собаки же улавливают частоты до 40 000 Гц, и их можно научить отвечать на «немой» свисток Гальтона. Мы не слышим высоких звуков этого свистка, собака же реагирует на них немедленно.

Прежде чем описывать механизмы функционирования уха, необходимо дать ясное представление о том, что такое звук. Звук представляет собой процесс распространения энергии в какой-либо среде, причем сама среда не движется. Звук может распространяться через твердую среду, такую, как кирпичная стена, и частицы кирпича не перемещаются при этом от одной стороны стены к другой, но они обязательно колеблются по мере прохождения звуковой волны.

Стоит лишь ударить рукой по струнам гитары или по камертону, как они начинают колебаться. Вибрирующая струна передает колебания частицам окружающего воздуха, а они в свою очередь — соседним частицам, создавая таким образом серию чередующихся сжатий и разрежений с усилением и ослаблением давления воздуха. Эти движения частиц графически изображаются в виде последовательности волн, вершины которых соответствуют сжатиям, а впадины между ними — разрежениям. Скорость движения этих волн в данной среде и есть скорость звука. В воздухе на уровне моря звук распространяется со скоростью около 1200 км/ч, а о самолетах, которые летают быстрее, говорят, что они преодолевают звуковой барьер. На больших высотах, где воздух разрежен, скорость звука падает, и самолеты преодолевают звуковой барьер на значительно меньшей скорости, чем 1200 км/ч. Напротив, в более плотной среде, например в воде, звук распространяется — быстрее, а в скале — еще быстрее.

Жужжание пчелы и стрекотание кузнечика — привычные звуки теплого дня — для нашего уха представляют собой просто приятные голоса лета. И в самом деле, до недавнего времени казалось, что в жужжании пчелы не больше смысла, чем в шуме самолета. Но исследования показали, что звуки, которые производят своими крыльями некоторые насекомые, являются жизненно важным средством общения. К примеру, они могут служить элементами брачного поведения, а у пчелы жужжание, создаваемое крыльями, делающими до 200 взмахов в секунду, может усиливать значение хорошо известного «виляющего» танца (гл. 7) и нести какую-то информацию о местонахождении источника нектара. Другие насекомые производят звуки более сложными способами. Стрекотание кузнечиков и сверчков также является брачной песней, но насекомые производят эти звуки при помощи трения ногой по зубчатому краю крыла или посредством трения крыльев друг о друга.

Трудно представить себе, что такие сравнительно примитивные животные, как насекомые, получают удовольствие от ухаживания и особенно от «песен»; однако ритуал ухаживания — это не только способ, с помощью которого животные разного пола находят друг друга, а зачастую и приводят друг друга в состояние готовности к размножению, но также и гарантия того, что животное спарится только с особью своего вида, а не с представителем какой-либо родственной формы. Эти факторы так же важны для насекомых, как и для птиц и млекопитающих, однако значение их в поведении стало ясным только после создания аппаратуры для «подслушивания» звуков, издаваемых насекомыми.

Летучие мыши имеют отталкивающий вид: уродливые морды, кожистые и морщинистые крылья. Многие люди очень боятся мышей; этот страх, внушен многочисленными рассказами о том, что летучая мышь может вцепиться в волосы. Если четко сказать, что это маловероятно и что неизвестно ни одного достоверного случая, когда бы летучая мышь действительно запуталась в волосах человека, то это вызовет целый поток писем, в которых будут описаны собственные переживания их авторов. А, собственно, почему бы летучим мышам попадать в чьи-то волосы? Теперь уже всем известно, что они обладают системой эхолокации — сонаром; благодаря этому они могут в полной темноте избегать препятствий и ловить насекомых, которые служат им пищей. Издавая высокочастотные ультразвуковые сигналы-писки и слушая невероятно слабое эхо, летучие мыши способны с почти сверхъестественной точностью управлять своим полетом: они избегают столкновения с натянутой на их пути проволокой, которая лишь чуть толще человеческого волоса.

Достаточно немного понаблюдать за охотящимися летучими мышами, чтобы убедиться, с каким удивительным искусством они обнаруживают свою жертву. Летучие мыши встречаются гораздо чаще, чем обычно думают.

Для человека зрение — самое важное чувство: среди всех физических недугов именно слепота более всего отделяет нас от окружающего мира. Мы постоянно подчеркиваем нашу зависимость от зрения, употребляя такие слова, как «делать наглядным» или «видеть», когда говорим о процессах восприятия или понимания, совершенно не связанных с использованием зрения. Мы мыслим зрительными образами и поэтому не в состоянии непосредственно (наглядно!) представить себе, как можно воспринимать мир на основе звуков, подобно летучей мыши, или запахов, подобно собаке; это основная проблема при исследовании чувств животных. Чтобы решить эту проблему, мы преобразуем реакции нервной системы животных в наглядные изображения на бумажной ленте или кинопленке или же представляем их поведение в виде графиков и диаграмм, что дает возможность легко понять его, воспринимая информацию при помощи глаз.

По сравнению с другими млекопитающими мы находимся в необычайной зависимости от зрения. Большинство млекопитающих живет в мире запахов, тогда как чувством обоняния человека можно практически пренебречь по сравнению со зрением. Причину, по-видимому, следует искать в истории происхождения человека. Наши ближайшие родственники, обезьяны, также руководствуются в основном зрением, и это связано с их жизнью на деревьях. Чтобы почти непрерывно лазать по деревьям и прыгать с ветки на ветку, необходимо в течение долей секунды оценивать скорость и расстояние.

Глаза насекомых и других членистоногих представляют собой сложные органы, состоящие из множества одинаковых элементов. В каждом таком элементе, называемом омматидием (фиг. 20), представлены все составные части глаза; соседние омматидии отделены друг от друга слоем светонепроницаемого пигмента. Роговица представляет собой прозрачный участок твердой кутикулы, покрывающей все тело насекомого. Под роговицей расположен хрусталик, который фокусирует свет на ретинальных клетках. Эти фоторецепторные клетки (обычно их бывает 7 или 8) связаны с мозгом при помощи нервных волокон. В состав каждой такой клетки входит рабдомер — палочкообразная структура, ориентированная параллельно длинной оси клетки и расположенная на той ее стороне, которая обращена внутрь омматидия. Все вместе рабдомеры образуют единую структуру — рабдом. Рабдомеры служат как бы «световодами», по которым свет от хрусталика распространяется по краям клеток ретинулы и вызывает в этих клетках фотохимическую реакцию того же типа, что и в глазе человека.

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.

В жизни людей химические чувства играют очень незначительную роль, и поэтому их трудно изучать; быть может, именно этим объясняется то, что ученые в течение долгого времени не обращали на них внимания. До сих пор мы еще даже точно не знаем, почему «запахи» пахнут; а между тем, как теперь установлено, многие животные живут в мире, где доминируют запахи.

Обоняние — это восприятие находящихся в воздухе химических веществ, которые мы втягиваем в себя при дыхании; следовательно, это дистантное чувство. Очень тесно связанный с обонянием вкус, напротив, чувство контактное: с помощью вкуса мы определяем химическую природу веществ, находящихся в контакте с рецепторами. Однако возможности вкусового анализатора очень невелики, и то, что мы обычно принимаем за вкус пищи, на самом деле в основном является ее запахом. При простуде, когда заложен нос, пища часто кажется безвкусной. Если зажать нос и перестать жевать, очень трудно отличить репу от лука. Нам даны лишь четыре типа чисто вкусовых ощущений; язык человека различает только сладкий, кислый, соленый и горький вкус. Быть может, для сочетания запаха и вкуса больше подходит слово «букет»; однако нельзя забывать, что все эти три термина субъективны; они описывают только наши собственные ощущения, и было бы неправильно применять их к животным.

Осязание, или чувство прикосновения, — это способность ощущать давление; его обеспечивают рецепторы, по своей структуре и функции, напоминающие пачиниевы тельца, описанные в гл. 1. Эти рецепторы, называемые механорецепторами, распределены по поверхности тела неравномерно. Например, на тыльной стороне кисти их меньше, чем на ладони, и поэтому тыльная сторона менее чувствительна к прикосновениям. На кончиках пальцев находится особенно много механорецепторов; вот почему кончики пальцев обладают чрезвычайно высокой чувствительностью.

Чувствительность различных участков кожи легко проверить с помощью двух булавочек или жестких щетинок. Покалывая булавками какой-либо участок кожи, можно определить, при каком  минимальном расстоянии между ними уколы будут восприниматься раздельно (при проведении этого эксперимента необходимо завязать испытуемому глаза). На тыльной стороне кисти уколы воспринимаются раздельно, если расстояние между булавками составляет не менее 32 мм; на ладони для этого достаточно расположить булавки на расстоянии 11 мм, а на кончиках пальцев — на расстоянии всего лишь 2 мм друг от друга. Самая чувствительная к прикосновениям часть тела — язык; здесь уколы двух булавок воспринимаются раздельно даже тогда, когда расстояние между ними составляет 1 мм. Вот почему любая язвочка во рту или щель на месте удаленного зуба всегда кажутся нам такими большими.

Температурная рецепция отличается от всех других чувств несколькими особенностями. Мы осознаем лишь резкие отклонения температуры, которые ощущаем как жару или холод; но тем не менее человеческий организм реагирует на температуру все время. Количество тепла, которое мы получаем из внешней среды или отдаем в нее, постоянно уравновешивается за счет мышечной активности, дрожи или потоотделения. В итоге температура тела человека поддерживается на постоянном уровне: приблизительно 36,9 °C. Если эта температура повышается — при заболеваниях или при физической нагрузке, — человек потеет, т. е. его кожа покрывается слоем жидкости, которая, испаряясь, охлаждает организм. Если же температура тела понижается, например на сквозняке, человек начинает дрожать: мышцы быстро сокращаются и расслабляются, чтобы увеличить теплопродукцию.

Животных, способных за счет физиологических процессов регулировать температуру своего тела, так что ее изменения остаются в очень узких пределах, называют теплокровными. К ним относятся только млекопитающие и птицы. Все остальные животные относятся к холоднокровным: температура их тела изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.

О том, что некоторые рыбы могут генерировать электрический ток, было известно еще древним грекам, хотя они и не знали, что то шоковое оцепенение, которое вызывали у рыбаков электрические скаты, было связано с действием электричества. Они полагали, что рыба выделяет из своих кровеносных сосудов какое-то ядовитое вещество, которое замораживает кровь любого, кто к ней прикоснется. Также издревле был известен электрический сом, обитающий в реках и озерах тропической Африки. В Египте его называют «ра-аш», что созвучно арабскому слову «pa-ад», означающему в переводе «гром». Начиная с XI столетия, арабы используют его в народной медицине (своего рода электротерапия): они прикладывают живых сомов к различным частям тела для снятия всякого рода болей. Римляне подобным же образом использовали электрических скатов при лечении подагры и головной боли.

Эти рыбы, как и обитающие в Южной Америке электрические угри, обладают особыми органами, которые способны производить мощный электрический разряд. С помощью своего электрического органа, состоящего из видоизмененных мышечных волокон, электрический сом может производить разряд напряжением до 650В. Сокращение обычных мышц начинается с небольших электрических разрядов, называемых потенциалами действия, которые распространяются по поверхности мышечного волокна точно так же, как рецепторный потенциал распространяется по рецептору.

Яндекс.Метрика Top.Mail.Ru