 |
Половые аттрактанты насекомых
|
|
|
|
НАУКА О ЗАПАХАХ
Перевод с английского Л. Г. Булавина и Т. А. Никольской
Под редакцией и с предисловием проф. Н. П. Наумова
ИЗДАТЕЛЬСТВО «МИР»
МОСКВА 1966
„Наука о запахах" Р. Райта — научно-популярная книга о восприятии запахов как одном из важнейших средств ориентации животных в окружающем их мире, одном из основных и, по общему признанию, наименее изученных „чувств".
В книге интересно рассказывается о значении запахов при поисках пищи, о роли обоняния в поведении рыб, в частности в далеких миграциях тихоокеанских лососевых, которые проходят тысячи километров и легко находят дорогу из океана в „родные" реки; раскрываются механизм восприятия запахов и влияние их на поведение животных.
Автор убедительно показывает, как решение на современном уровне биологических проблем увязывается с комплексом методов математики, физики, химии и других наук. Книга изобилует фактическим материалом.
Рассчитанная на широкий круг читателей, она неотягощена специальной научной терминологией. Сложные вопросы изложены в ней просто, доступно.
Книга Р. Райта представит несомненный интерес и для тех, кого волнуют проблемы биокибернетики и бионики.
Редакция научно-фантастической и научно-популярной литературы
Предисловие
Книга Р. X. Райта с ее образным и многообещающим названием — «Наука о запахах» — не совсем обычна и интересна со многих точек зрения. Это великолепное исследование посвящено проблеме обоняния и запахов, проблеме, которую И. П. Павлов считал одной из наиболее сложных и трудных в физиологии и общей биологии. Автор не только дал довольно полную сводку известных фактов и мнений, но и внес существенный вклад в разрешение самой проблемы. Исследования Р. Райта глубоки по постановке вопросов и технически находятся на вполне современном уровне. Свои идеи Райт излагает конкретно и детально, избегая неопределенных и общих выражений. Вместе с тем он со скрупулезной придирчивостью отмечает их преемственную зависимость от работ предшественников и связь с мыслями, ранее высказанными другими исследователями. Подобная манера изложения производит на читателя особо благоприятное впечатление, тем более что это обязательное для научной литературы правило, к сожалению, не всегда и не всеми соблюдается с необходимой тщательностью.
|
|
|
Помимо высокого качества и ценности как специального исследования, книга Р. Райта имеет и значительно более общий интерес, так как представляет хороший пример разработки биологической проблемы, проведенной на вполне современном научном уровне. Здесь и использование современной техники и методов наблюдений для получения точных фактов, раскрывающих по возможности полно характер исследуемого явления; и осмысливание фактического материала с помощью идей, имеющих хождение не только в биологии, но и в смежных естественных науках, особенно в математике, физике и химии; и трактовка явления с самых широких позиций, в том числе и философских, позволяющих выяснить его общий смысл и значение, а также исторические корни и пути развития. Данные, приведенные исследователем из научной литературы и полученные непосредственно им самим, касаются очень широкого круга явлений, связанных с тем, что мы называем запахами и обонянием.
Получены они больше» частью с помощью современной техники, принятой в биологии, химии и физике, включая и так называемое «тяжелое научное оборудование» типа инфракрасной спектроскопии. Собранные факты обработаны и интерпретированы с применением современного математического аппарата, что позволило объективно оценить их значение и прийти к широким общим выводам. Все это было бы невозможно сделать без широкого использования принципа содружества наук, под знаменем которого современное естествознание совершает свое победное шествие, достигая невиданных до сих пор скоростей развития и ощутимо становясь реальной основой все ускоряющегося технического прогресса во всех отраслях производства. Книга Райта может служить хорошим примером современного комплексного исследования.
|
|
|
Изучая ее, читатель наглядно убеждается, что может дать широкое содружество естественных наук, обменивающихся не только техническими достижениями (хотя и это имеет огромное значение!) и методическими подходами и приемами, но также своими принципами и общими идеями. Именно этим достигается глубина постановки проблемы, раскрытие основных сторон явления и его наиболее существенных связей. Райт пишет, что мысли и идеи, изложенные в его книге, могли возникнуть только как синтез классических идей и приемов биологии и химии, идей квантовой механики, методов инфракрасной спектроскопии и теории информации. Речь идет, разумеется, не о механическом соединении этих различных элементов биологии, химии, физики и математики, а о их творческом использовании, позволяющем раскрыть самые разные стороны сложной проблемы восприятия запахов и увидеть в обонянии одно из важнейших средств ориентации животных в пространстве и общения между организмами (в том числе между животными и растениями). Нужно сказать, что Р. Райт делает это мастерски.
Необычность и привлекательность книги о запахах заключается и в том, что автор очень образно демонстрирует в ней свой творческий метод. Он не только и даже не столько излагает результаты исследований и итоги осмысливания добытых фактов, сколько стремится показать тот путь, который привел его к научным заключениям и идеям. С большим удовольствием читатель воспринимает ту трезвую критику, которую автор высказывает по адресу собственных заключений, считая эти вполне отвечающие современному уровню и техническим возможностям выводы лишь приближением к научной истине. Книгу прочтет с удовольствием не только специалист, но и каждый образованный человек, потому что она посвящена широкому и интересному вопросу и написана не шаблонным, сухим «научным» языком, а языком человека, влюбленного в свою проблему, со страстью обсуждающего ее спорные стороны и стремящегося показать объективность своих взглядов. Монография Р. Райта, одна из лучших в своей области, посвящена не только важной научной теме, но и злободневному практическому вопросу, остро интересующему работников сельского хозяйства и медиков, промысловых ихтиологов и охотоведов, деятелей охраны природы и многих других. Все они хотели бы управлять поведением диких животных — вредителей сельского и лесного хозяйства, хранителей и распространителей болезней человека и домашних животных, объектов охоты или промысла. Одним из наиболее мощных и, кстати сказать, наиболее применяемых средств такого управления служит использование биологически значимых запахов— привлекающих (апеллентов) или отпугивающих (репеллентов). Однако малое их распространение и невысокая эффективность прямо связаны с недостаточной изученностью обоняния и запахов как биологического явления. Сейчас этим вопросам уделяется большое внимание. Надо надеяться, что перевод книги Р. Райта поможет развитию подобных исследований и у нас в стране. В настоящее время, когда неумеренное увлечение химическими средствами борьбы начинает приносить свои скверные плоды, особенно необходимо обратить внимание на разработку таких средств, которые не приводили бы к широкому отравлению почв, растений и животных, что угрожает здоровью людей, не вызывали бы появления ядоустойчивых форм вредителей и не сказывались бы разрушительно на живой природе. В этой ситуации проблема использования отпугивающих и привлекающих запахов еще ждет своего разрешения.
|
|
|
Н. П. НАУМОВ
От автора
Этот обзор посвящен обонянию и реакциям на запахи. Автор хотел бы, чтобы его понимали как специалисты в различных областях науки, так и просто любители. В книге затронуты вопросы миграций рыб, инфракрасной спектроскопии, физиологии нервной деятельности, органической химии, психофизики, теории информации, поведения животных и квантовой механики. Немногие ученые знакомы со всеми этими вопросами одновременно. Поэтому у автора было две возможности. Первая — использовать точный язык научной терминологии для каждой из затронутых специальностей, предоставив читателю самому разбираться в предложениях типа: «В передаче обонятельных сигналов принимают участие следующие отделы мозга: обонятельная луковица, обонятельный тракт, участки базальных ядер переднего мозга, включая предгрушевидный и параамигдалоидный комплексы, и некоторые части полосатого тела». Вторая— использовать, насколько это возможно, обычный литературный язык, учитывая, что это общий язык всех образованных людей и ученых независимо от специальности. Именно это я и попытался сделать. Однако провести сколько-нибудь четкую границу между языком образованного человека и научной терминологией очень трудно. У специалистов, которые найдут полезными мои экскурсы в незнакомые им области, я вынужден просить снисхождения, когда дело дойдет до их специальностей. А неспециалисты, я надеюсь, просто заинтересуются этой книгой.
|
|
|
Ванкувер, май 1963
«Наука захватывает нас только тогда, когда, заинтересовавшись жизнью великих исследователей, мы начинаем следить за историей развития их открытий».
ДЖ. К- МАКСВЕЛЛ
Глава I
Как работает ученый
Мне хотелось бы рассказать о захватывающе интересной и важной, не раскрытой до сих пор тайне запаха — не только потому, что она надолго задержала мое внимание, но и потому, что это одна из тех областей научного исследования, которыми более всего пренебрегали. Кроме того, я попытаюсь в какой-то мере показать технику научного поиска, который ведется и на лабораторном столе, и в специальной литературе, и в умах ученых, являющихся такой же неотъемлемой частью аппарата науки, как стеклянная посуда или электронное оборудование лаборатории. Природа явления, называемого Наукой, настолько важна и многим неизвестна или известна в искаженном виде, что вторая моя цель может в конечном счете оказаться наиболее важной. Если бы эта книга была всего лишь отчетом, фиксирующим состояние наших знаний о запахе и обонянии, скажем, на 17 часов такого-то дня, она вскоре потеряла бы свое значение. Однако она, помимо этого, показывает науку «в работе», и поэтому не особенно важно, что она неизбежно устареет в техническом отношении. Я сам занимался проблемами запаха и обоняния, и стиль изложения, следовательно, будет небеспристрастным. Это вполне естественно, однако техника научного исследования такова, что систематически сводит на нет неизбежную тенденциозность любого исследователя, допуская в науку только объективно достоверные данные. Это свойство организованной науки и дает ей огромную силу, помогающую изменять мир. В научных писаниях принято говорить о себе в третьем лице, вроде: «В предыдущем сообщении (Райт, 1956) автор показал, что...»— и так далее. Это хорошо, когда внимание стремятся сфокусировать не на авторе, а на работе, однако здесь я не стану придерживаться такой несколько высокопарной интонации. Иногда я буду называть себя «я», а не скрываться за безликим третьим лицом еще и для 13 того, чтобы показать, что научное исследование в сильнейшей степени зависит от личной активности. Науки неизбежно связаны между собой. Свойственная! им взаимозависимость следует из того факта, что наука имеет дело не со всем научным опытом человека, а только с той его частью, которая воспринимается более чем одним наблюдателем. Существуют огромные области личного, главным образом эмоционального, опыта, которые остаются вне поля зрения науки, потому что их нельзя воспроизвести и объективно проверить. Если упускают из виду коллективность науки (как это часто бывает), возникает «слепое пятно». Это случилось, например, когда в высшей степени уважаемый математик заключил свою статью следующими словами: «Любопытно, но я не припоминаю, чтобы когда-либо слышал последовательное рассуждение какого-нибудь автора, который, исходя из философских или теологических предпосылок, по-видимому встречающих всеобщее признание, пришел к выводу, что назначение жизни состоит в том, чтобы посвятить ее математике». Но если наука — коллективное предприятие, то такое, в котором принимают участие индивидуумы. Поэтому все связанное с ней необходимо рассматривать с двух точек зрения. Прежде всего — о целях изучения. Это общая цель Науки в ее развитии, и это личные цели каждого ученого в отдельности, и они никоим образом не одни и те же. Личные мотивы столь же различны, как и сами ученые, но они обычно содержат в разных пропорциях умственную любознательность и стремление к познанию, усиленные притягательным свойством научной работы —единственной в своем роде комбинации физических и умственных сил. В противоположность этим разнообразным частным мотивам существует общественный, который заставляет Общество в целом поддерживать Науку в целом. Он достаточно прост: это окупается. Тот же дуализм проявляется и в научном методе. Научному методу дают разные определения, и в большинстве случаев весьма неудовлетворительные. Можно прочесть о сопутствующей вариации или индуктивно-дедуктивном методе, но широкому читателю это ничего не говорит об истинном существе науки, так сказать о ее духе. Путаные определения возникают, если не различать индивидуального и коллективного аспектов; это недопустимо, ибо индивидуальное и коллективное научное творчество принадлежит к самым удивительным деяниям индивидуума и общества. Много раз пытались прославить науку как личное дерзание, однако я думаю, что лучше всего — и единственным словом — это сделал Майкл Фарадей в рукописи научного дневника, который он вел. Фарадей был одним из двух или трех наиболее самобытных ученых прошлого столетия и одним из десяти наиболее мощных интеллектов, которые когда-либо видел мир. Он верил в единство Природы — в то, что все явления природы можно свести к единой системе идей,— и посвятил свою жизнь поискам экспериментального обоснования этой мысли. 13 сентября 1845 года он записал следующий отчет об опыте, проведенном с целью выяснить, существует ли связь между светом и магнетизмом: «13 сентября 1845 г. Эксперимент проводился с куском тяжелого стекла из силикобората свинца размером 5x4,5x1,25 сантиметра, две меньшие грани которого были отполированы. Ни в том случае, когда одноименные или разноименные полюсы магнита находились на противоположных сторонах (по отношению к ходу поляризованного луча), ни в том случае, когда одноименные полюсы располагались по одну сторону, никакого эффекта не было обнаружено ни с переменным, ни с постоянным током...» И тут, после описания всех этих отрицательных результатов, мы внезапно видим коротенькое слово, состоящее из двух букв, написанное огромными заглавными печатными буквами и трижды подчеркнутое,— «НО»: «...НО, когда по одну сторону располагались разноименные полюсы магнита, магнитное поле действовало на поляризованный луч, и таким образом было доказано, что магнитная сила и свет взаимосвязаны. Этот факт окажется, вероятнее всего, исключительно плодотворным...» И так далее. Те, кто видят это «НО», написанное посредине страницы огромными печатными буквами и подчеркнутое, не могут представить себе Фарадея бесстрастным, хладнокровным наблюдателем, как его часто характеризуют в учебниках. Каждый ученый рано или поздно находит свою собственную формулу жизни. Фарадей, например, построил 15 свою формулу жизни на общем принципе. Он сказал: «Я долгое время придерживался мнения, граничащего с убежденностью, что различные формы, в которых проявляются силы материи, имеют общий источник, или, другими словами, они столь непосредственно связаны и взаимозависимы, что могут взаимопревращаться и обладают эквивалентами мощности своего действия». Он посвятил себя поиску и открытию объективного доказательства этих взаимопревращений. В то же время он был достаточно проницателен, чтобы видеть коллективную сторону того, чем занимался. Он писал: «Я больше хотел находить новые факты и соотношения... чем подкреплять уже найденное, будучи уверен, что оно получит полное развитие в дальнейшем». Кекуле следовал иному принципу. «Давайте учиться мечтать,— говорил он,— и тогда, может быть, мы откроем истину. Воздержимся от обнародования наших мечтаний, пока они не будут проверены трезвым суждением». История и результаты его мечтаний об углеродных цепях и бензольном кольце известны каждому ученому. Эйнштейн руководствовался другой формулой. «Высшая цель физика,— сказал он,— состоит в том, чтобы прийти к таким универсальным элементарным законам, при которых космос может быть построен чистой дедукцией. К этим законам нет логического пути; только интуиция, основанная на проникновении в смысл опыта, может привести к ним». Все эти умы — в высшей степени индивидуального склада — объединяет способность к исключительному творческому воображению при обдумывании результатов эксперимента.
|
|
|
Глава II
Как делается наука
Если научный метод сам по себе довольно гибок, то в коллективном смысле он представляется гораздо более жестким и формальным. Он состоит из системы, с помощью которой можно наиболее эффективно организовать процесс познания. На этом вопросе стоит остановиться подробнее. В основе всего мы имеем данные, представляющие в сжатом виде зарегистрированные наблюдения проверяемых явлений, которыми может быть какой-либо предмет, или событие, или комбинация их. Явления мы воспринимаем с помощью наших органов чувств. Органы чувств — это механизмы, однотипно устроенные у всех нормальных человеческих существ и, следовательно, передающие в мозг сходные впечатления. Это делает Вселенную примерно одинаковой для всех нормальных людей, и наука сама по себе касается только тех сторон мира, которые действительно подобны в этом смысле. При тщательном изучении явления все наблюдения записываются; эти записи называются данными. Данные можно получить путем, как мы называем, «чистых наблюдений», когда факторы, действующие на наблюдаемое явление, не поддаются контролю исследователя, или путем «экспериментальных наблюдений» («экспериментов»), во время которых действительно контролируются по крайней мере некоторые из таких факторов. История показывает, что если чистые наблюдения заменить экспериментальными, то процесс исследования обычно заметно ускоряется. Когда этого сделать нельзя, то, как мы вскоре увидим, трудность можно преодолеть с помощью теории. Всякое наблюдение выполняется так тщательно и беспристрастно, как это позволяют обстоятельства, и, поскольку наука коллективна, записывается и в письменной форме сообщается другим ученым. Следовательно, мысли в конечном итоге переводятся в фразы. Точности описания и сообщения можно достигнуть при ясном понимании значения каждого использованного слова. Если мы имеем дело со все большим количеством явлений, изучаемых все 17 более детально, возникает потребность в новых словах для записи наших наблюдений. Это объясняет и необходимость точной научной терминологии. (Но здесь можно потерять чувство меры. Лично я особенно ненавижу глагол, связанный со словом «гипотеза», который чаще всего означает не более чем «предполагать» и употребляется исключительно для наукообразия. Иногда чересчур научные термины приводят к прямому искажению смысла, если они взяты из совершенно другой области,— употребляющие их люди демонстрируют тем самым свое невежество.) Тщательность и беспристрастность при сборе и регистрации данных и независимая проверка их разными исследователями являются краеугольным камнем науки. Чтобы быть уверенным, надо сомневаться. Дарвин сказал, что Природа, если бы только могла, солгала бы. Иногда говорят, что наука имеет дело с фактами. Правильность этого утверждения зависит от значения, придаваемого слову «факт». Для большинства людей «факт» — это «истина». Достаточно очень небольшой практики в постановке опытов или составлении предложений, чтобы убедиться, что каждое измерение обязательно связано с некоторой ошибкой, а любая фраза является только некоторым приближением к мысли пишущего. Поэтому лучше сказать, что наука имеет дело с данными, то есть с записанными наблюдениями, и что эти данные почти наверняка не истина, а только наилучшее из возможных приближений к неС1 После того как научные данные собраны, рассортированы, упорядочены, классифицированы, проверены, рассмотрены и продуманы, могут обнаружиться некоторые закономерности, то есть появится возможность связать один ряд наблюдений с другим или сопоставить проявление какого-то типа поведения с действием определенного ряда влияний. Такая связь может быть в дальнейшем сформулирована в виде обобщения, или «закона природы». Утверждение, что при определенных обстоятельствах всегда можно наблюдать определенные явления, неточно. Многие законы являются статистическими в том смысле,' что они приложимы с достаточной степенью точности только к большим группам явлений, а при применении их к небольшим группам и отдельным явлениям отражают лишь вероятность какого-то события. Всякий закон зьшает лишь наблюдаемые явления; он не выражает прямой связи между причиной и следствием. «Владельцы роллс-ройсов не умирают от туберкулеза». Это заявление может служить примером вполне обоснованного обобщения, однако оно не имеет ничего общего с причиной заболевания туберкулезом или результатом покупки дорогой автомашины. Цель обобщения состоит в том, чтобы сделать возможным перенесение результатов наблюдения с одного случая на другой. Этот перенос вначале, естественно, сопровождается некоторой неопределенностью, и поэтому самая широкая проверка каждого обобщения в эксперименте и наблюдениях составляет существенную часть научного метода. Некоторые считают недопустимым для исследователя при обобщении выходить за пределы своих данных. В действительности, наоборот, недопустимо не выходить за их пределы, потому что это кратчайший путь к установлению границ, в которых справедливо данное обобщение. Немногие законы справедливы всегда и везде, поэтому знать, где законы выполняются, так же важно, как и знать, где они теряют свою силу. Хотя и верно, что обобщения формулируются на основании данных, однако очень часто они могут быть предугаданы исследователем еще до получения поподтверждающих данных. Это вполне законно, и ученый не роняет своего престижа исследователя, пока его предположения не противоречат совокупности его данных.
Предположения, используемые в качестве проводника при выполнении наблюдений и постановке экспериментов, называют рабочей гипотезой. Последующие главы покажут, что рабочие гипотезы, когда они правильно используются, являются наиболее полезными орудиями науки. Научная интуиция — это, по существу, высоко развитая способность создавать рабочие гипотезы. После того как мы установили ряд обобщений, следующий шаг состоит в том, чтобы связать их в теорию. Для этого надо сделать определенные допущения и показать с их помощью, что один ряд обобщений логически выводится из другого, кажущегося с ним не связанным. Например, на основании наблюдений мы имеем ряд обобщений, известных как законы движения, которые описывают поведение движущихся тел. Кроме того, мы располагаем другой группой обобщений, полученных иными методами, которые описывают поведение газов и носят название газовых законов. Предположив, что газы состоят из малых, свободно движущихся, упругих частиц, мы можем показать, что газовые законы представляют собой логическое следствие законов движения (только при данном предположении о их строении). В этом заключена огромная концентрация знаний, так как в единую систему понятий, включающую, кроме того, и многие другие виды движения, связываются движение небесных тел и свойства газов. Это важное достижение, но это только один из результатов теории. Рассматривая другие следствия из наших рассуждений, мы сможем предсказать и новые обобщения, например связь между плотностью газа и скоростью, с которой он будет выходить через маленькое отверстие. Если такие предсказания окажутся правильными, то теория, совершенно очевидно, ускоряет приобретение новых знаний, показывая нам, где искать новые обобщения. Таким образом, накопление данных все меньше напоминает коллекционирование фактов и все более становится систематическим поиском нужной информации. Именно классификация и обобщение, и прежде всего теория, делают науку организованным познанием. Теперь мы можем дать более ясные определения слов; «теория» и «гипотеза» и установить различие между ними.; Гипотеза есть более или менее вероятное предположение, ' применяемое для построения теории. (Она, конечно, отличается от рабочей гипотезы, определение которой уже дано.) Теория — это процесс, который связывает всю совокупность знаний, данных, обобщений и предположений на основе логического рассуждения. Большинство учебников не проводит четкого различия между словами ««теория» и «гипотеза» и оставляет неясное ощущение, что гипотеза — это плохо обоснованная теория, а теория — это гипотеза, не так уж плохо обоснованная. Весьма важно, что число предположений, используемых в построении теории, должно оставаться наименьшим. Этот принцип называют иногда Оккамовой бритвой, по имени средневекового философа, предложившего его. Когда появляются новые обобщения, не укладывающиеся в рамки старых теорий, или кто-то находит способ уменьшить количество допущений, необходимых для построения теории, старые теории заменяются новыми. 20 Очевидно, что логика является важной частью всякой теории. Она состоит из набора общепринятых правил, которые люди согласились использовать при выводе следствия из предположений. Есть два вида логики: качественная, или общая, логика и количественная, или математическая. Если наши данные и обобщения количественны, нам необходима математика для построения теории, которая установит количественные соотношения между обобщениями и предскажет их новые варианты. Вот почему научные теории математичны. Помимо связывания уже известных обобщений и предсказания новых, теории служат еще и третьей цели: они часто позволяют перебросить мост между областями, в которых возможны эксперименты, и теми областями исследований, где нам приходится ограничиваться только чистыми наблюдениями. Это особенно важно в таких областях, как, например, астрофизика или генетика человека и животных. Научный способ организации познания — весьма современное изобретение. Благодаря ему наука быстро выросла и достигла поразительных успехов в решении практических проблем. Его основная социальная польза состоит в том, что он разрушает или изменяет естественную основу давно принятых обычаев и установлений. Так бывало и раньше, но особенность нашего времени — быстрота развития, то есть сила социальной коллизии. Естественно, что люди с научным складом ума существовали во все века. Но наука обязана своим ростом в течение двух или трех последних столетий не биологическим случайностям, породившим таких людей, как Ньютон или Дарвин, а скорее социальной системе, которая дала людям возможность развивать свои таланты, системе организации труда и обмена информацией, которая позволила работать коллективно.
Глава 111
Проблема
Теперь, когда мы представляем себе в общих чертах организацию и выполнение научных исследований, давайте понаблюдаем, как все это происходит в конкретном случае. Одним из наиболее замечательных свойств запаха является способность этого ненаправленного ощущения вызывать направленный ответ. Животное с парой ушей может определять направление звука с значительной стпенью точности и, даже пользуясь одним ухом, примерно установить, с какой стороны звук громче. Слышание направлено, как и зрение, а ощущение запаха, равно как 1 и ощущение вкуса, направления не имеет. В самом деле, вкус еды не зависит от того, справа или слева от обедающего расположена кухня: ведь вкус или запах мы ощущаем только при физическом контакте молекул вещества с нашими органами чувств, которые могут сообщить нам только то, что эти молекулы прибыли, но не то, откуда они прибыли. Проблема выслеживания источника запаха не сложна, например, для собаки. Она может бегать во всех направлениях, опустив нос к земле, распутывая заданный след и не обращая никакого внимания на все другие запахи, встречающиеся на пути. Если собака теряет запах, она начинает кружить и искать его вновь, потому что помнит нужный ей запах, даже если не ощущает его. «Поймав» запах, собака идет вперед, а не назад по своему следу, потому что все время какие-то участки ее сознания регистрировали и отмечали, где она уже проходила. А на следующий день, например, она может выслеживать другой запах, потом — третий и т. д., и все потому, что способности ее не ограничены восприятием только одного либо запаха. Совсем другая и несколько более простая проблема возникает, когда какое-нибудь животное, например олень, чувствует запах охотника, осторожно приближающегося с наветренной стороны. Запах охотника вызывает в мозгу оленя тревожный сигнал, в результате чего животное 22 нимает голову и втягивает воздух, поворачивая голову в разные стороны, пока не установит направление ветра, которое подскажет ему, откуда грозит опасность. Для того чтобы собака могла выследить добычу в поле, а олень — благополучно избежать встречи с охотником, сложный аппарат органов чувств должен передать большое количество информации в сравнительно высоко организованный мозг животного. Такая работа совершенно непосильна для мозга насекомого по очень простой причине: он в тысячи раз меньше. При ограниченном весе насекомых, например комара или плодовой мушки, природа предусмотрела у них множество систем: топливную, двигательную, механизм приземления и, наконец (что совершенно не нужно самолету), полную программу, спецификацию и аппарат воспроизведения себе подобных. В связи с такой перегрузкой воспринимающие (сенсорные) устройства насекомых и емкость их мозга должны быть сведены к минимуму. Тем не менее многие крошечные насекомые способны находить источник запаха, причем делать это сравнительно быстро, и, что еще более любопытно, в «бесплотном» пространстве, где нет никаких следов (в земном смысле этого слова) и примет и где сам запах движется от каждого колебания листка. Известны опыты, когда бабочку-самку размером не более почтовой марки, заключенную в бумажную коробочку, находили предварительно помеченные самцы, которые были выпущены на большом расстоянии от нее с подветренной стороны. В одном из таких опытов насекомым приходилось пролетать несколько километров над открытой водой, чтобы достичь небольшого островка, где находились самки. Эта замечательная способность оказывается еще более удивительной, по мере того как мы углубляемся в ее изучение. -J Следует сразу отказаться от элементарного и совершенно неверного представления, "что летящее насекомое реагирует на запах, так же как и олень,— ориентируясь по направлению ветра. Олень твердо стоит на земле, то есть, выражаясь научно, занимает фиксированное положение, а ветер обдувает его, поэтому он может ориентироваться по ветру. Это справедливо и для насекомого, но только пока оно не взлетит; в тот самый момент, когда насекомое покидает точку опоры, это утверждение уже 23 перестает соответствовать истине. Оторвавшись от земли, любое живое существо, будь то насекомое, птица или даже человек, утрачивает точку опоры и вынуждено подчиняться ветру, подобно пушинке или воздушному шарику. Если это живое существо владеет средствами передвижения по воздуху, то есть имеет мышцы и крылья или двигатель и воздушный винт, оно может создавать свой собственный ветер, представляющий собой лобовое сопротивление движению; направление этого ветра зависит от направления движения, а не истинного ветра. Это похоже на движение корабля в открытом океане: течение незаметно, если не ориентироваться на какой-нибудь фиксированный на земле или на небе предмет. Аналогично этому насекомое, птица или летчик могут корректировать свое перемещение в воздухе только по наземным предметам или небесным телам, и никак иначе. Именно поэтому чрезвычайно интересно выяснить, каким образом насекомое может столь уверенно передвигаться против ветра к источнику привлекающего его запаха. Разработка этой проблемы (в той мере, в какой это уже сделано) — хороший пример научного исследования. Мы расскажем читателю эту историю максимально подробно и в том порядке, в каком все совершалось, потому что, помимо всего прочего, чрезвычайно поучительно видеть, как могут вознаграждать ошибки. Как всегда в начале нового исследования, была изучена литература, чтобы убедиться, что данная проблема еще не разрешена; при этом обнаружилось несколько интересных фактов. Во-первых, подтвердилась правильность основного предположения, что самцов насекомых в ряде случаев привлекает к самкам именно запах, а не радиоволны или какой-нибудь другой, еще не известный раздражитель. В некоторых случаях даже были выделены и идентифицированы чистые химические вещества, обусловливающие этот запах; впоследствии оказалось возможным использовать их в качестве приманок в ловушках. Самцы насекомых попадают в ловушки даже несмотря на то, что вместо самки там имеются лишь ничтожные следы вещества, имитирующего запах этой самки. Некоторые авторы отмечали, что самцы насекомых должны обладать удивительно тонким обонянием по сравнению, например, с человеком, так как они прекрасно чувствуют запахи в количествах, совершенно не воспринимаемых человеком. 24 Разумеется, это, мягко говоря, не слишком строгое заключение, поскольку нет никаких оснований считать, что нос человека и нос насекомого должны быть одинаково чувствительны по отношению к одним и тем же запахам. Вещество, сильно пахнущее с точки зрения человека, для насекомого может иметь очень слабый запах или вовсе им не обладать, и наоборот. Очень важно было установить, какого количества молекул пахучего вещества, идущего по ветру от самки и привлекающего самца, достаточно для получения им соответствующего сигнала. Чтобы выяснить это, я просмотрел техническую военную литературу о движении с ветром облака боевого отравляющего вещества. Метеорологи, например Суттон, разработали математическую теорию изменения густоты,(или концентрации) газового облака, распространяющегося по ветру от небольшого источника, расположенного на уровне земли. Строгий анализ этой задачи является очень сложной проблемой, и на пути ее практического разрешения пришлось сделать ряд допущений, в том числе предположить, что поверхность земли ровна и горизонтальна, а ветер устойчив и равномерен. После всех этих расчетов получилась сложная, но вполне приемлемая формула, результаты вычислений по которой хорошо согласовывались с данными непосредственных измерений концентрации частиц в газовых облаках. С помощью этой формулы я рассчитал среднее количество молекул вещества, которое должно содержаться в каждом кубическом миллиметре воздуха на различных расстояниях (по ветру) от того места, где находится выделяющая запах самка. Эти вычисления показали, например, что при выделении самкой вещества с постоянной скоростью один микрограмм 1 в секунду при скорости ветра полтора километра в час средняя концентрация пахучего вещества на расстоянии трех километров по ветру должна быть равна приблизительно 60 молекулам в кубическом миллиметре. Это довольно маленькая величина. Однако следует учитывать, что вычисления по математической формуле дают среднюю концентрацию вещества, а в дедействительности облако запаха имеет слоистую структуру и в нем зоны с концентрацией вещества больше расчетной чередуются с зонами, где концентрация меньше расчетной. Кроме 1 Один микрограмм равен 10 6 г.— Прим. перев. 25 того, насекомые-самцы, по запаху разыскивающие самок, имеют довольно большие и хорошо развитые антенны, которые улавливают п
|
|
|
