Как происходит миграция птиц?
В определенные периоды года небольшие или, наоборот, огромные, застилающие небо стаи перелетных птиц неуклонно движутся постоянным путем к далекой цели – местам откорма или гнездования. На долгом пути птицы останавливаются для отдыха в одних и тех же местах, которые порой приобретают мировую известность, как, например, временные стоянки пернатых на побережьях залива Делавэр или Каспийского моря, где сотни тысяч особей одного вида устраиваются передохнуть на участке суши вдоль береговой линии длиной всего в несколько сотен метров. Весной, достигнув района гнездования, многочисленные стаи распадаются, каждая птица стремится найти себе партнера, свить гнездо и вывести птенцов. Нередко «супружеские» отношения устанавливаются надолго, и пара из года в год устраивает гнездо в одном и том же месте. Людям остается поражаться дальности птичьих путешествий и определенности их маршрутов через океаны и континенты.
Восхищение людей по поводу миграций птиц нашло отражение еще в древнеегипетских папирусах 2000 лет до н. э. Но хотя наблюдения за птицами имеют тысячелетнюю историю, попытки исследовать и объяснить их миграции начались не так уж давно. Одним из первых об этом писал греческий философ Аристотель в IV веке до н. э., но в его рассуждениях многое было неверным. Он правильно определил некоторых птиц как перелетных, но запутал все тем, что, по его мнению, в процессе перелета птицы меняют свой облик: скажем, дрозд становится горихвосткой, а затем принимает прежний вид. Эта идея «трансмутации» была общепринятой вплоть до XVI века (лишний пример того, что авторитету даже явные ошибки не портят репутации). Можно вообразить, как был бы смущен Аристотель, узнай он, что дрозды проводят лето на севере Европы, а зиму в Греции, тогда как горихвостки летом живут в Греции, а зимой в Африке южнее Сахары. По размерам и окрасу эти два вида довольно похожи, и немудрено, что Аристотель заблуждался, предполагая наличие у птиц трансмутации наподобие метаморфозу у насекомых, когда гусеница превращается в бабочку.
|
|
|
В XVI веке после великих географических открытий и освоения европейцами Америки ошибочность точки зрения Аристотеля стала очевидной. Но миграции птиц по‑прежнему оставались загадочными. Исследователи были убеждены, что перелетные птицы преодолевали колоссальные расстояния, иногда путешествуя с одного континента на другой. Натуралисты в то время не могли объяснить, каким образом маленькие певчие птички весом всего несколько десятков граммов пересекают огромные пространства, которые человек только еще начал покорять. И возникла идея, что птицы вообще не мигрируют, а их исчезновение в данном месте в определенное время года объясняется тем, что они впадают в спячку. Казалось, что если к этому способны крупные животные вроде медведя, то маленькие птицы и подавно. Однако и сами авторы этой идеи не могли не видеть возражения: если птицы впадают в сезонную спячку, то где они спят и почему нет сведений об их «лежках»?
|
|
|
Зимняя спячка в мире пернатых существует, но крайне редка, например у американского белогорлого козодоя, живущего в пустынных областях Калифорнии. Некоторые птицы, в частности из семейства совиных, не мигрируют и не впадают в спячку. Так, неясыть и виргинский филин круглый год ведут активную жизнь в одном и том же месте. Самый маленький представитель совиных – кактусовый сыч (сыч‑эльф; длина тела около 15 см), обитающий на юго‑западе США, мигрирует в Мексику, поскольку питается не мелкими млекопитающими, а насекомыми, которых зимой нет.
Именно отсутствие корма, а не холодная погода сама по себе побуждает к миграции птиц – в отличие от людей, которые зимой стремятся на южные курорты ради тепла. Птицы ищут источники пищи и в этих поисках совершают путешествия, поражающие воображение даже в век авиации. Полярные крачки, например, гнездятся на широте полярного круга и мигрируют вдоль побережья Европы и Африки вплоть до Антарктики. Рисовый трупиал (боболинк) перелетает за 8000 с лишним километров из Канады на юг Бразилии, в Аргентину и Уругвай. Некоторые виды совершают перелеты на больших высотах: горные гуси поднимаются почти до 9000 м над уровнем моря, пересекая Гималаи. Известны феноменально протяженные беспосадочные перелеты: полосатые древесные славки осенью отправляются с побережья штата Массачусетс, летят над Атлантическим океаном 36 часов и, достигнув определенного района, где дуют ветры в сторону Вест‑Индии, используют попутный ветер, который уносит их к побережью Южной Америки. В целом этот путь занимает 4 суток, но птицы ни разу не останавливаются на отдых.
|
|
|
Масштабы птичьих миграций стали проясняться в середине XIX века, когда среди богачей Европы и Америки вошло в моду коллекционирование экзотических птиц. Охотники отправлялись в экспедиции за редкими экземплярами, отстреливали птиц и делали чучела на продажу. Перья редкостных птиц использовались для украшения дамских шляп. Из‑за варварского уничтожения численность многих видов крупных птиц катастрофически упала и возникала угроза их вымирания. С этим связаны и первые попытки природоохранных мероприятий. Движение в защиту птиц возглавило Одюбоновское общество, образованное в 1905 г. В 1907 г. президент США Теодор Рузвельт основал первый Национальный заповедник для птиц на острове Пеликан.
|
|
|
В XIX веке интерес к птицам был в основном потребительским. Но предпринимались и попытки научных исследований, среди которых в первую очередь следует назвать работы Джона Джеймса Одюбона, которые были опубликованы в 1827–1838 гг., в том числе грандиозная монография «Птицы Америки» (John James Audubon «Birds of America»). В рисунках этой книги, подробнейшем образом изображающих различные виды птиц в естественных местах обитания, соединились научная достоверность и чисто художественные достоинства самого высокого уровня. В 1858 г. Чарльз Дарвин опубликовал свой фундаментальный труд «Происхождение видов», в основу которого легли его наблюдения за птицами – галапагосскими вьюрками, которых он изучал во время пятилетнего плавания на корабле «Бигль». Во многом дарвиновская теория эволюции только углубила загадку миграции птиц. Если на изолированных территориях возникали новые виды, почему другим видам потребовались далекие путешествия за кормами?
Стая пеликанов летит на остров Пеликан на реке Индиан‑Ривер, Дейтон‑Бич, шт. Флорида. Этот остров – самое северное в США место гнездования пеликанов, которые зимуют в Венесуэле. В 1907 г. по приказу президента США Теодора Рузвельта остров Пеликан стал первым в Америке заповедником дикой природы (фото автора).
Казалось, что чем больше известно о птицах, тем сильнее запутывается ситуация. Но не только и не столько колоссальная протяженность миграционных маршрутов ставила ученых в тупик. Еще более непонятными были пути миграций, совершенно разные у различных видов. Так, большинство континентальных птиц как будто избегают прокладывать путь через морские просторы, и это выглядит вполне резонно – в открытом море негде остановиться для отдыха и кормежки. Однако упомянутые выше полосатые древесные славки летят над океаном 4 суток без передышки. Еще загадочнее ведут себя краснозобые колибри. Эти крошечные птички, поглощающие относительно огромное количество пищи для восполнения энергии, которая затрачивается на необычайно быстрые движения крыльями, путешествуют из южной части США к полуострову Юкатан, преодолевая более 800 км над водным пространством Мексиканского залива. Таким птицам скорее всего следовало бы лететь в обход, над сушей.
Подобные загадки оставляют мало надежды на то, что тайна миграции птиц будет когда‑либо раскрыта. В первой половине XX века здесь был достигнут известный прогресс: с помощью кольцевания удалось установить маршруты сезонных миграций некоторых видов птиц. Благодаря участию многочисленных добровольных энтузиастов, сообщавших о виденных ими птицах с кольцом или меткой, были составлены карты миграционных перемещений. И хотя механизм миграций по‑прежнему оставался неясным, по крайней мере, прояснилось, куда и когда мигрируют птицы.
Оказалось, что большинство птиц не путешествует семьями. Как правило, самцы улетают с летних гнездовий раньше самок со слетками (иногда с разницей в несколько месяцев). Самцы краснозобых колибри отправляются в Мексику в конце июля, а самки с детенышами – только в конце октября. С другой стороны, некоторые лебеди, в том числе американский лебедь и лебедь‑трубач, мигрируют семьями. В северной Америке они гнездятся в Канаде и на Аляске, а зимой кормятся на территории США. Такая «семейственность» объясняется тем, что лебеди достигают половой зрелости медленнее большинства видов пернатых, поэтому молодые особи дольше нуждаются в родительской опеке, особенно во время долгого путешествия.
Последнее соображение, в свою очередь, порождает более трудный вопрос: почему у одних видов имеется врожденное, по‑видимому, знание миграционного маршрута, а у других молодым особям нужна помощь родителей? Напрашивается ответ, что разные виды пользуются различными системами ориентирования и навигации. Если это так, то вряд ли удастся разобраться в загадках птичьих миграций на основе какой‑то одной теории. Каждый случай потребует своего объяснения, т. е. возможно множество различных способов навигации.
В начале 1970‑х годов среди ученых преобладало мнение, что птицы используют различные системы ориентирования. Поскольку эксперименты в этой области очень сложны, исследования сосредоточились в основном на отдельных аспектах проблемы. В итоге появился ряд конкурирующих гипотез.
Общепризнано, что у птиц, как и у млекопитающих, ключевую роль играют циркадианные ритмы (околосуточные, от латинского circa – около и dies – день). В организме животного имеются своего рода часы, согласованные с 24‑часовым обращением Земли вокруг Солнца. По‑видимому, синхронизованность внутренних часов с суточным циклом у птиц еще более выражена, чем у млекопитающих. При резком изменении продолжительности светового дня птице понадобится 2–3 суток на адаптацию; в этот период приспособления организма к новым условиям ритм чередования сна и бодрствования и другие активности будут несколько «сбиты». Однако впоследствии внутренние часы вернутся к 24‑часовому циклу независимо от внешних раздражителей.
Считается, что наличие точных внутренних часов играет важнейшую роль в процессах миграции. В ходе суточного вращения Земли долгота данного места на ее поверхности изменяется на 15° в час (15° х 24 ч = 360° за сутки). Ошибка в хронометрии привела бы к отклонению от нужного курса почти на 30 км за каждую минуту. Очевидно, одни только циркадианные ритмы не смогли бы обеспечить прилет птиц на одни и те же места гнездования каждый год после преодоления сотен и даже тысяч километров.
Несомненно, птицы используют для навигации свое острое зрение. Возможно, вам доводилось вздрагивать от неожиданности, когда где‑нибудь за городом откуда ни возьмись прямо вам в ноги камнем падала голубая сойка и хватала полевку, которую вы даже не заметили. Птицы превосходно видят на большом расстоянии. Недаром существуют выражения «орлиное зрение» и «соколиный глаз». Специалисты полагают, что детальная точность зрительной информации о земной поверхности у птиц в полете превосходит возможности фотосъемки со спутников.
Конечно, далеко не все объясняется зрением. Не вызывает сомнения, что птицы используют зрение при поисках пищи и ориентировании на месте гнездования, но крайне мало свидетельств того, что зрительное восприятие наземных ориентиров имеет значение в дальних перелетах. Экспериментировать здесь затруднительно, но полученные данные, хотя и ограниченны, заставляют сомневаться в роли ориентирования по ландшафту. В самом деле, он может быстро и радикально меняться в результате землетрясений, наводнений, лесных пожаров или человеческой деятельности. Наземные ориентиры при перелетах на большие расстояния не могут быть ключевыми.
Возможно, навигация осуществляется по небесным ориентирам? Используют ли птицы информацию о положении солнца, звезд и планет? Судя по всему, птицы, как и люди, избегают смотреть на солнце в упор. Голуби в полете вместо этого следят за собственной тенью на поверхности земли. В 1968 г. известный орнитолог Джеффри Матьюз выдвинул предположение, что птицы пользуются своего рода солнечным компасом, а именно – оценивают угол падения солнечных лучей. Врожденные «математические способности» не редкость в животном мире. Примеры можно найти в деятельности пчел или бобров. Немалую популярность снискала также гипотеза Дж. Д. Петтигру, предположившего, что специфический вырост («гребень» глаза) у птиц служит для создания тени на задней поверхности глаза, и это используется для навигации.
Даже если бы эти гипотезы удалось доказать, множество вопросов осталось бы без ответа. Некоторые птицы во время миграции летят по ночам, а днем отдыхают, другие же машут крыльями день и ночь без остановки. Вероятно, ночные путешественники ориентируются по звездам. В 1940‑х годах начались попытки экспериментально исследовать эту проблему. Например, в известной работе Стивена Эмлина новорожденных индиговых овсянковых кардиналов помещали в клетки в планетарии, где им демонстрировали различные варианты ночного неба. Результаты этих опытов свидетельствуют о том, что «звездный компас» у данного вида не был врожденным, а приобретался. В этом есть определенный смысл: положение звезд меняется со временем, и если бы звездный компас был фиксированным, его коррекция стала бы делом естественного отбора, что заняло бы тысячи лет эволюции.
Наиболее результативными оказались эксперименты по изучению способности птиц ориентироваться по магнитному полю Земли. Фундаментальное исследование в этой области провели немецкие ученые в 1970‑х годах во Франкфурте. Многие другие работы так или иначе базировались на их данных. В совокупности полученные результаты убедительно свидетельствуют о том, что птицы воспринимают магнитное поле. Так, например, у голубей в голове обнаружены магниточувствительные структуры: между черепом и мозгом расположено небольшое образование, содержащее магнетит – магнитный материал биологического происхождения. Это образование обнаружено пока лишь у нескольких видов, тем не менее можно говорить о наличии у птиц «шестого чувства».
Итак, теоретически можно дать ряд объяснений давним загадкам миграции пернатых: циркадианные ритмы, острое зрение, ориентирование по солнцу и звездам, магниторецепция. Проблема в том, что роль этих систем навигации весьма различна у разных видов. Собственно, почти любая биологическая характеристика – от особенности гнездования до характера питания – видоспецифична, стало быть, и механизмы навигации разнятся от вида к виду. Птицам, мигрирующим на несколько сотен километров, не нужны навигационные системы, обеспечивающие ориентацию тем видам, которые путешествуют за тысячи километров. Например, в Антарктике пингвины тоже мигрируют – почти на 500 км, но пешком! Этим птицам не нужны ни острое зрение, ни магниторецепция.
Шестьдесят лет назад ученые не надеялись понять, каким образом достигается высочайшая точность, с которой птицы после тысячекилометрового путешествия находят свои прежние места гнездования. Но с тех пор здесь многое прояснилось, и появились правдоподобные гипотезы. Правда, любая научная статья на эту тему изобилует сослагательным наклонением и выражениями предположительного характера. На сегодняшний день немало известно о навигационных возможностях птиц, но нерешенных проблем больше, чем решенных. Вспомните крохотных певчих птичек, прилетающих вить гнезда на яблоне за вашим окном: скорее всего, это та же пара, которая год назад улетела отсюда в Африку, а теперь вернулась обратно.
Как им это удается? Может быть, это тот случай, когда лучше не выяснять, а просто смиренно восхищаться чудесами природы.
Литература для дальнейшего чтения
1. Mead, Chris. Bird Migration. New York: Knopf, 1985. Широкий обзор различных аспектов поведения птиц, включая миграции. Проиллюстрирован более чем 600 великолепными цветными фотографиями птиц в их естественной среде обитания.
2. Elphick, Jonathan, Ed. The Atlas of Bird Migration. New York: Random House, 1995. В книге представлены карты с маршрутами миграций, снабженные подробной информацией. Главным консультантом этого обзора выступил Крис Мид (автор предыдущей книги).
3. Wade, Nicholas, Ed. The Science Times Book of Birds. New York: Lyons Press, 1997. Сборник материалов, публиковавшихся в «Science Times», еженедельном приложении к газете «New York Times». В него включены 60 статей, в которых обсуждаются различные вопросы биологии птиц, включая природоохранные проблемы; пять из них посвящены проблеме миграций.
4. Martin, Brian P. World Birds. Enfield, England: Guinness Books, 1987. Книга содержит большой объем научной информации, но в то же время предназначена и для неспециалистов. В ней представлен, например, перечень «чемпионов» (кто летает выше всех, кто плавает быстрее всех, у кого самый длинный нос и т. д.).
5. Weidensaul, Scott. Living on the Wind: Across the Hemisphere with Migratory Birds. New York: North Point Press / Farrar, Straus and Giroux, 1999. Автор преодолел более 100 тыс. км за 6 лет, в течение которых собирал материал для этой книги. Научная точность сочетается с легкостью стиля, демонстрируя образец нового жанра.
6*. Каррилиндал К. Птицы над сушей и морем. Глобальный обзор миграции птиц. – М.: Мысль, 1984.
7*. Соколов Л. В. Филопатрия и дисперсия птиц. – Л.: Тр. Зоологического института, 1991.
Глава 12.
Что такое красный цвет?
Представим себе, что аквалангист, плавающий в окрестностях кораллового рифа, неосторожно ободрал локоть об острый выступ коралла. Рана не опасна, но из нее сочится кровь. Пловец с удивлением видит, что кровь имеет зеленый цвет.
А вот июньский лес на северо‑востоке США со всеми оттенками зеленого цвета в ярком солнечном свете. Среди зеленых листьев вдруг появляется прыгающая по ветвям белка. Белке листья вовсе не кажутся зелеными. Она воспринимает листья как красные и желтые.
Что же происходит? Насколько нам известно, кровь всегда имеет красный цвет, а июньская листва в северном полушарии окрашена в различные оттенки зеленого и станет желтой или красной лишь осенью, в пору увядания, когда наступят холода. Естественно, возникает вопрос о том, действительно ли листья имеют зеленый цвет или он существует лишь в нашем воображении? Другими словами, обладают ли листья собственной окраской, изменяющейся лишь в зависимости от сезона, или это наш мозг «приписывает» им некий цвет?
Есть старая философская шутка‑загадка: можно ли говорить о шуме падающего дерева в лесу, где нет никого, кто мог бы его услышать? Аналогично можно спросить о том, остается ли листва летом именно зеленой, если ее никто не видит? Выше уже упоминалось, что белки, например, видят листья только красными или оранжевыми. На самом деле общая картина выглядит даже сложнее, поскольку некоторые люди страдают так называемым дальтонизмом и их глаза не воспринимают зеленый цвет достаточно четко. Абсолютный дальтонизм, т. е. полностью монохроматическое зрение, при котором человек видит лишь белый и черный цвета или оттенки серого (как в черно‑белых кинофильмах), – довольно редкое заболевание, но другие нарушения цветового восприятия (например, аномолопия, т. е. неспособность различать красный и зеленый цвета) достаточно распространены. Согласно статистике, в Европе и США примерно каждый из двенадцати мужчин страдает какой‑либо формой цветовой слепоты. Эти нарушения обычно генетически обусловлены и проявляются именно у мужчин (среди женщин такие нарушения встречаются лишь у одной из двухсот). Впрочем, даже у человека с нормальным зрением могут существовать проблемы с цветовым восприятием, поскольку оно связано с опытом, названием цветовых оттенков и т. п. Известно, что многие дети с трудом различают цветовые оттенки, а некоторые взрослые люди испытывают трудности с определением цвета из‑за того, что их не обучили этому в детстве. Каждому приходилось сталкиваться со спорами относительно цвета предметов («синее, а не зеленое!», «не красное, а оранжевое!»). Для решения вопроса иногда достаточно продемонстрировать спорящим образцы чистого цвета, чтобы человек признал, например, что окраска скорее синяя, чем зеленая. Впрочем, иногда такие споры принимают ожесточенный характер, и этот метод не помогает.
Цветовое зрение представляет собой одно из высших достижений биологической эволюции человека. Ранние формы жизни на Земле вообще не имели глаз и воспринимали свет лишь скоплениями светочувствительных клеток. Такие светочувствительные пятна, или «глазки», как называют их биологи, сохранились до сих пор у некоторых биологических видов с мягкой кожей (типа червей), в организме которых они обычно несут двойную нагрузку (пятна не только помогают червяку находить источники тепла и света, но и предупреждают его об опасности перегрева или ожога). Черви относятся к беспозвоночным, которые представляют подавляющее большинство (более 95%) биологических видов, населяющих нашу планету. Число видов позвоночных (к которым относятся млекопитающие, птицы, рептилии, амфибии и рыбы) составляет лишь около 41 000. Раньше биологи полагали, что именно наличие или отсутствие позвоночника является основным признаком, позволяющим четко разделить эти два класса, однако в 1960‑е годы обнаружилось, что между позвоночными и беспозвоночными существует и иное, значительно более важное различие. Выяснилось, что у всех беспозвоночных глаза формируются на основе кожных структур. Например, глаза морских звезд располагаются на кончиках отростков (отметим, кстати, что морские звезды, несмотря на их английское название starfish, не имеют к настоящим рыбам никакого отношения). С другой стороны, у всех позвоночных глаза выступают продолжениями или отростками мозга, причем это различие проявляется особенно ярко на высших ступенях эволюционного развития.
Основной функцией глаза является регистрация света, и с этой задачей справляются даже упомянутые выше примитивные световые пятна на коже червя. Глаза более развитых существ способны различать движение, а у высших организмов они могут формировать изображения, хотя эта способность неодинакова у различных видов млекопитающих. Следует подчеркнуть, что мы видим не реальные объекты, а отраженный ими свет. Человеческий глаз содержит более 180 миллионов рецепторов, воспринимающих отраженный свет и формирующих на этой основе изображение. Когда мы рассматриваем какой‑либо предмет, миллионы элементарных частиц – переносчиков света, называемых фотонами, попадают ежесекундно в наши глаза на скопления этих фоторецепторов, образующих так называемую сетчатку. Следует особо отметить, что глаза всех позвоночных снабжены изогнутой прозрачной роговицей, играющей роль линзы и направляющей поток фотонов на сетчатку.
Сетчатка состоит из фоторецепторов двух типов, называемых палочками и колбочками, которые реагируют на свет совершенно по‑разному. Колбочки реагируют на яркий свет, а палочки улавливают световое излучение от слабых и тусклых источников. Существует три типа колбочек, каждый из которых поглощает световые волны определенной части спектра (синей, зеленой и желтой), что позволяет нам различать окраску предметов. Мозг человека способен комбинировать сигналы от излучения в зеленой и желтой частях спектра, что обеспечивает восприятие красного цвета (длины волн в красном диапазоне велики, и человеческий глаз их не регистрирует, как и инфракрасное излучение). Каждый из нас испытывал чувство «временной слепоты» при резкой смене освещения (например, входя в темное помещение с ярко освещенной улицы или наоборот), что связано именно с изменением режима работы сетчатки глаза, так как упомянутые системы рецепторов (палочки и колбочки) не перестраиваются мгновенно. Под действием света от рецепторов посылаются электрические импульсы в ту область коры больших полушарий, которая отвечает за зрительное восприятие.
Человеческий глаз является непосредственным органом мозга. Через роговую оболочку (своеобразное «окно» глаза) свет поступает на прозрачный хрусталик, фокусирующий его на сетчатку, которая представляет собой слой нервных клеток, устилающих дно глаза. Возникающий в сетчатке импульс по зрительному нерву поступает в мозг, где происходит кажущийся человеку мгновенным многоступенчатый процесс переработки и восприятия информации, достаточно сложный и до конца не понятый.
Гениальный Леонардо да Винчи, предсказавший развитие многих наук на века вперед, первым высказал идею о том, что сигналы, формируемые на сетчатке глаза, поступают оттуда в мозг, где и происходит формирование изображения. Эти сигналы имеют название sensus communis.
Как и во многих других случаях, и в этом Леонардо оказался прав, однако процессы в зрительной области коры головного мозга крайне сложны, и их природа остается малопонятной. Эта область разделена примерно на 20 участков, из которых подробно исследованы лишь некоторые (пока изучены лишь участки, непосредственно связанные с приемом сигналов). При этом выяснилось, что зрительное восприятие представляет собой сложный процесс, при котором поступающие сигналы анализируются, сравниваются и пересылаются по нервной системе для коррекции, прежде чем приобретут характер окончательных «образов» видимых предметов. Все эти процессы протекают столь быстро, что кажутся мгновенными, хотя под действием алкоголя или других факторов могут возникать определенные нарушения восприятия.
У других позвоночных (о зрении беспозвоночных мы знаем, в сущности, очень мало) эволюция привела к возникновению совершенно иных биологических механизмов. Как и следовало ожидать, зрительный аппарат приматов (в частности, человекообразных обезьян) весьма напоминает наш собственный. Впрочем, исследование механизмов зрения у других млекопитающих выявило много интересного и неожиданного. Например, оказалось, что жирафы, по‑видимому, воспринимают красный и фиолетовый цвета, однако плохо различают зеленый, оранжевый и желтый. Многие млекопитающие (например, упоминавшиеся выше белки) страдают цветовой слепотой по отношению к красному и зеленому. Цветовое зрение собак весьма ограниченно, что в значительной степени компенсируется высокоразвитыми слухом и обонянием. Кошки различают цвета лучше собак, но видят их более слабыми и блеклыми. Можно наблюдать, как резко сокращаются зрачки у кошек при ярком свете, что объясняется небольшим количеством колбочек по отношению к палочкам в сетчатке их глаз. Поэтому кошки вынуждены предельно сокращать световой поток, в результате чего значительно ослабляется и цветовое восприятие. Различие механизмов зрения разных млекопитающих может быть значительным или ничтожным, но главное заключается в том, что для каждого из биологических видов мир выглядит по‑своему. Эволюция буквально дала каждому виду существ свое собственное видение мира.
Эти различия возрастают при сравнении зрительного аппарата у существ разных видов. Однолинзовое зрение (которым обладают все млекопитающие, включая человека) обеспечивает четкое видение удаленных предметов (оно необходимо, чтобы издалека заметить хищника или добычу), в то время как составные, или фасеточные, глаза (которыми обладают многие беспозвоночные) позволяют четко различать лишь достаточно близкие предметы. Впрочем, так называемый большой морской краб и некоторые другие существа имеют глаза смешанного типа, а упомянутые выше черви – лишь светочувствительные пятна на коже. Составные глаза формируются из разного количества крошечных линз (от десяти у божьей коровки до нескольких тысяч у пчелы), что позволяет пчеле видеть детали строения цветка, которые мы можем заметить только под микроскопом. Эксперименты выявили, что большинство летающих насекомых не только видят мир «в цвете», но некоторые бабочки воспринимают более широкий диапазон цветов, нежели остальные существа! Возможно, именно подобное цветовое зрение некоторых летающих насекомых непосредственно связано с поразительным фактом, который состоит в том, что развитие многих насекомых происходит согласованно или одновременно с развитием цветущих растений. Мы вернемся к этому вопросу позднее в данной главе.
Весьма необычные механизмы зрения эволюция выработала у существ, живущих в морской глубине. Дело в том, что рассеяние фотонов на молекулах воды приводит к возникновению своеобразного сияния. Кроме того, толща воды действует как светофильтр, и с увеличением глубины из спектра постепенно исчезают многие частоты; так, на глубине 15 метров полностью поглощаются ультрафиолетовое и инфракрасное излучения (впрочем, человек их все равно не воспринимает), а глубже проникают лишь фотоны сине‑зеленой части спектра (именно поэтому ныряльщик в глубине моря видит, что его кровь окрашена в зеленый цвет). Рыбы с ярко‑красной окраской на глубине будут казаться нам серо‑синими. Наиболее древние семейства рыб (например, акулы и глубоководные скаты, существующие уже много миллионов лет) имеют не костный, а хрящевой скелет и отличаются полным отсутствием цветового зрения. Более поздние, так называемые костные рыбы способны различать цвета. Это может выглядеть странным, поскольку все глубоководные рыбы кажутся серо‑синими, но следует учитывать, что речь идет о видимом нами цвете. Рыбы обладают чувствительной зрительной системой в серо‑сине‑зеленой части спектра, что позволяет им улавливать даже тончайшие оттенки, недоступные нашему зрению. Еще раз отметим, что эти существа живут в ином мире с непостижимой для нас цветовой гаммой.
Наконец, следует вспомнить о птицах, яркая и необычная окраска которых тоже часто поражает и восхищает нас. Читателя, возможно, удивит тот факт, что крошечные тропические птички колибри вообще не имеют окраски! Перья колибри серого цвета, а их удивительная окраска возникает только при очень быстрых взмахах крыльев, когда лучи света преломляются на тонких полупрозрачных (но совершенно серых!) перьях, что и создает оптический эффект, воспринимаемый как радужное мерцание. Этот замечательный цветовой эффект, в сущности, абсолютно иллюзорен, и благодаря процессам формирования цвета в нашем зрительном аппарате мы видим то, чего нет в действительности. Кроме того, некоторые птицы отличаются поразительной зоркостью. Например, глаз ястреба по остроте зрения превосходит глаз человека в восемь раз. Сложные по своему устройству глаза птиц часто занимают значительную часть объема их черепа, не оставляя тем самым много места мозговому аппарату. Представление о «мудрых» совах (известна английская поговорка wise as an owl, мудрый как сова) обусловлено всего лишь привычкой этих птиц долго сидеть неподвижно с важным видом. Как отмечалось в гл. 11, небольшой размер мозга не препятствует миграционным перелетам птиц протяженностью в тысячи километров. Однако следует отметить, что эволюция зрения птиц происходила за счет развития их мозга.
Человек является биологическим видом, у которого сильное цветное зрение (мы уступаем в этом смысле лишь птицам и некоторым насекомым в определенных диапазонах спектра) сочетается с высокоразвитым мозгом. Чем можно объяснить это уникальное сочетание? Пока нельзя ответить на этот вопрос, поскольку мы очень плохо представляем себе процессы, происходящие в соответствующих участках коры больших полушарий. Однако специалисты по зрению и биологи‑эволюционисты почти единодушно считают, что зрение и мозг человека развивались взаимосвязанно и параллельно. По‑видимому, острота зрения и способность цветового восприятия приматов эволюционировали скачкообразно, и каждый шаг, в свою очередь, стимулировал увеличение объема головного мозга и его возможностей переработки всевозрастающего объема информации. С другой стороны, развитие мозга могло приводить к дальнейшему усложнению зрительной системы. В каком‑то смысле параллельное развитие зрения и мозга похоже на упомянутую выше связь между эволюцией необычного цветового зрения бабочек и цветением определенных растений. В обоих случаях мы имеем дело со взаимным влиянием двух совершенно разных форм жизни. Однако в случае приматов такое взаимодействие происходило внутри единого организма. Процесс продолжался миллионы лет, и последний этап ускоренного развития головного мозга человека, без сомнения, был связан со многими другими важными факторами, из которых следует особо выделить переход к прямохождению. По мере того как человек постепенно «вставал на ноги», его зрительная система также развивалась, помогая освоиться в новом состоянии.
Однако остается вопрос, вынесенный в заголовок главы. Что же представляет собой, в сущности, красный цвет? В какой степени то, что кровь красная, а листья – зеленые, связано со спецификой работы мозга при обработке световых сигналов? Можем ли мы с уверенностью утверждать, что кровь, листья и другие объекты имеют собственный, присущий им цвет? В противном случае почти всё видимое было бы лишь иллюзией подобно радужной окраске колибри, которая на самом деле обусловлена восприятием световых потоков. В конечном счете мы видим отраженные предметами световые волны. Поэтому в нашем мире трава выглядит зеленой. Однако будет ли она зеленой для космического пришельца, высадившегося на нашей планете? Ведь зрение пришельца может формировать увиденное совершенно иным образом, поскольку его глаза, возможно, возникли и развились, например, в иной планетарной системе с двумя солнцами. Не покажется ли ему трава темно‑синей или даже красной?
Тогда что же такое красный цвет?
Литература для дальнейшего чтения
1. Birren, Faber. Color and Human Response. New York: John Wiley&Sons, 1997. В этой книге, рассчитанной на широкую аудиторию, удачно изложены основные представления о цветовом восприятии. Читатель найдет в ней много интересных фактов о физиологии зрения и лечебном воздействии цвета на человеческий организм
2. Lauber, Patricia. What Do You See and How Do You See It? New York: Crown, 1994. Книга рассчитана на «юных читателей», но ее с интересом могут просмотреть и их родители. Помимо ценной информации (изложенной без обычных для изданий такого типа упрощений) в ней предлагаются занимательные оптические эксперименты, которые дети вполне могут проводить самостоятельно.
3. Sinclair, Sandra. Extraordinary Eyes. New York: Dial, 1992. Ещё одна прекрасная книга для детского чтения.
4*. Брэгг У. Мир цвета. – М.: Наука, 1967. В книге известного физика дается описание многих эффектов, связанных с восприятием цвета.
5*. Чернова А. Все краски мира, кроме желтой. – М.: Искусство, 1987. Приводится интересное изложение психологических аспектов восприятия цвета.
Замечание. Зрение и зрительное восприятие играют исключительно важную роль в нашей жизни, и поэтому читатель может найти много интересного об этом не только в сугубо научных, но и в популярных изданиях. Например, очень интересная статья на эту тему, озаглавленная «Биология искусства», была напечатана в еженедельнике «The Economist» (3‑9 апреля 1999 г.)‑ Она посвящена роли и влиянию различных аспектов зрительного восприятия на многие направления изобразительного искусства (от импрессионизма до кубизма и так называемых «мобилей» Александра Колдера). Статью можно найти в Интернете на сайте britannica.com.
Глава 13.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 170; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!