Глава X. С компасом и картой

Родник ни на минуту не забывал о своих обязанностях. Маршрут он знал хорошо. Сначала в кромешной тьме ему надо было выбраться из подземелья на свежий воздух. А потом, уже без особых усилий, можно было степенно бежать. И он бежал. Заворачивал то туда то сюда, пока наконец не попадал в яму. Задержавшись немного в ней, родник торопился дальше. Если бы он вздумал передохнуть и остановиться, плохо пришлось бы его квартирантам: травяным лягушкам. Еще осенью поселились они в яме. Припрыгала одна, еще одна, а к холодам набралось их двести пятьдесят.

Зима показывала свою власть, морозы доходили до тридцати градусов. Но ручей все равно бежал, и лишь полынья над ямой немного суживалась. Лягушки не унывали. Они сбились в кучу прямо под полыньей. Те, что образовывали низ клубка, лежали на щебнистом дне ямы, покрытом тонким слоем ила. Положение верхних было несколько хуже. От холодного воздуха их отделяло всего двадцать сантиметров.

Клубок медленно шевелился. Все лягушки еле-еле двигали лапами. А время от времени те, что попали в верхний ряд, пытались протиснуться в центр клубка или забраться под него. Изредка какая-нибудь лягушка покидала честною компанию. Десять, а то и тридцать минут стояла она в воде почти вертикально, высунув наружу глаза и ноздри, а потом, нырнув, заползала снова в кучу-малу.

Если вдруг к полынье подходил враг, лягушки бросались врассыпную и скрывались подо льдом. Но едва он исчезал - снова на прежнем месте вертелся необычный клубок.

Зима - серьезное испытание для амфибий. Поэтому еще осенью они выходят из игры: вести изнурительную борьбу за то, чтобы в холода быть в форме, амфибиям не по силам. И как только станет прохладно, многие покидают места, где жили летом, начинают подыскивать, где спастись от предстоящих морозов. Амфибии забираются под пни и в корни деревьев, под большие кучи хвороста, под толстый слой лесной подстилки. Надежные зимние квартиры - глубокие ходы кротов, норы грызунов. В тесноте не в обиде. В одной норе серой полевки могут собраться двадцать пять краснобрюхих жерлянок, три прудовые лягушки, семь обыкновенных тритонов. Озерные лягушки Калмыкии забираются в норы полуденных песчанок, однако чаще зимуют они в обычных водоемах и в прибрежных водах Каспийкого моря.

Состояние, в котором пребывают амфибии зимой, называют спячкой или оцепенением. Известный эколог и специалист по спячке животных Николай Иванович Калабухов эти понятия не разграничивает. Не менее известный физиолог Абрам Донович Слоним считает, что зимняя спячка для амфибий - это пора, когда полностью подавлены всякие проявления жизнедеятельности. Но вот зеленые жабы Киргизии. Те, что обитают в низинах, заползают осенью сразу по нескольку штук в какое-либо жилище грызуна. Там они роют сами себе норки, укрываются землей, песком. Температура их тела снижается до семи градусов, они засыпают, сидят, застыв на месте. Безучастны ко всему зимующие на суше малоазиатские лягушки Кабардино-Балкарии. Однако зеленые жабы Киргизии, которые живут в горах и проводят холодное время года в родниках, как и травяные лягушки Подмосковья, вполне жизнедеятельны. Они не забывают даже о хлебе насущном: ловят дождевых червей и других беспозвоночных. А малоазиатские лягушки, у которых есть возможность переждать зиму в водоеме, настолько предусмотрительны, что уже в октябре начинают готовиться к весне. Благо самки рядом, и самцы разбирают их, не остается ни одной свободной. Температура воды - три-четыре градуса, а малоазиатские лягушки плавают парами, самцы крепко держат самок и дожидаются часа, когда можно будет снова отправиться в путешествие, продлить свой род.

И вот час пробил. Травяные лягушки одолевают за день около километра. Максимальная скорость, с какой могут прыгать весной азиатские серые жабы Дальнего Востока,- семьдесят метров в час, минимальная - полметра в час. Жерлянки проходят за сутки сорок метров.

Жизнь амфибий все еще полна тайн. Из весны в весну возвращаются они в один и тот же водоем, туда, где родились, или, как считают некоторые, туда, где впервые отложили икру. С необыкновенным упорством, медленно, но приближаются они к цели. Сотни метров, километр с небольшим, несколько километров оставляют каждую весну позади себя амфибии. Серые жабы приходят в водоем с девятикилометрового расстояния. Отложат икру - опять в путь, теперь надо добраться до своих охотничьих владений, а они находятся не близко: в шести километрах. Удивительно не только стремление попасть в определенный водоем. Точность ориентации тоже может произвести впечатление. Королевские квакши, закончив путешествие, обосновываются в пруду не дальше десяти метров от своего старого, прошлогоднего участка акватории. Безлегочные саламандры десмогнатус охрофеус, живущие в США, когда настает пора отложить икру, возвращаются к ручью и занимают место, что и в предыдущем году. Ошибка, которую допускают саламандры, совсем мизерная: десять сантиметров.

Но что заставляет амфибий путешествовать? Как удается им найти свои водоемы? Эти вопросы возникли десятилетия назад. Одна из "теорий" нашла такое объяснение: "сама природа" лягушек и жаб вынуждает их стремиться вниз. Лягушки и жабы спускаются под уклон и волей-неволей попадают в пруд. Всерьез об этой "теории" говорить вряд ли стоит, а если говорить, то еще во время своего возникновения она не могла дать ответа на такой вопрос: "Почему лягушки идут из низин к озерам, расположенным на возвышенностях?"

Из второй "теории", не менее несостоятельной, следовало, что амфибиями движет желание оказаться в воде. Противники ее выдвигали доводы: почему тогда амфибии прыгают не вообще к озеру, а к конкретному, почему прыгают к этому озеру под дождем? Почему древесные лягушки появляются у пруда, засыпанного землей? Почему жабы приходят к месту, где было их родное болото, а теперь рядом проходит шоссе и не осталось никаких примет, по которым можно было бы ориентироваться?

Третья точка зрения: крики и свадебный шум в водоемах привлекают амфибий. Но и тут возражающих было достаточно. Есть виды, которые не издают никаких звуков, и они приближаются к водоемам в полной тишине. Другой аргумент - отчего, когда из пруда доносятся громкие крики, число прибывающих в него не увеличивается?

Некоторые ученые вообще сомневались, что амфибии идут к конкретным водоемам. Они считали, что "направленные миграции, по сути, отсутствуют, а реально имеются случайные блуждания, вызванные температурой". Однако связь между датой миграции и температурой дня найти не удавалось.

В 1935 году английский ученый Р. Сэвэдж высказал гипотезу, суть которой сводилась к следующему. Каждый пруд имеет свой запах. Запах этот создают водоросли и те растения, которые окружают пруд. Разыскивая водоем, амфибии определяют, где он находится, по запаху. Но опять возникли вопросы: как нашли свой пруд древесные лягушки? Ведь он полностью был засыпан землей. Как нашли свое болото жабы? Ведь вместо него уже шоссе.

Амфибии сильно привязаны не только к водоемам, где они откладывают икру.

Прудовые лягушки могут приходить в один ручей на зимнюю спячку несколько лет кряду. Травяные лягушки охотятся летом на одном и том же участке из года в год. Возвращаются на свои места после сезона размножения лягушки-быки.

Обыкновенные тритоны не менее постоянны. Живя на суше, они несколько недель и даже несколько месяцев пользуются одними и теми же укрытиями, прячутся под камнем или поблизости от него год, а то и два года.

Когда у пепельных саламандр жизнь идет своим чередом, они крайне медлительны. Расстояние, пройденное ими за сутки даже после дождя,- всего-навсего сантиметров сорок. Однако если саламандр унести в какую-либо сторону из центра владения на семь с половиной, на пятнадцать или на тридцать метров, почти все вернутся домой за двадцать четыре часа и будут двигаться к цели прямолинейно. Обратный путь к дому находит большинство обыкновенных тритонов, большинство всех амфибий.

Лягушки приходят к пруду, если выпустить их в лесу, если предоставить им свободу в поле, а оно для них, маленьких, фактически лес. Причем они могут не пойти через поле, а будут прыгать по шоссе, потому, что так быстрее придут к родному водоему.

Как же находят амфибии путь к дому? Как же находят они свои водоемы весной?

По сей день нет ничего более загадочного в поведении животных, чем их способность великолепно ориентироваться в незнакомой местности, отыскивать дорогу к местам размножения, к зимовкам, возвращаться к себе домой. Полярная крачка воспитывает птенцов в Арктике, а зиму проводит в Антарктиде. Голубь прилетает к голубятне с тысячекилометрового расстояния за день. Кот, увезенный за сто семьдесят километров от дома на самолете, грязный, отощавший, с израненными лапами, но является через одиннадцать дней туда, где жил.

Амфибии ни по своей воле, ни по чужой не отправляются в столь далекие путешествия, однако и те расстояния, которые они преодолевают, учитывая их способ передвижения и холоднокровность, внушительны. До разгадки их поведения еще далеко, но сейчас уже ясно: никакая одна гипотеза не может объяснить, как ведут себя, ориентируясь на местности, все амфибии сразу. То, что подходит для одних, может не подойти для других, даже два вида жаб учитывают разное. Не оправдалось и предположение, что у каждого вида существует один- единственный ориентир. Амфибии, которым надо найти дорогу в родные места, используют все указатели, какие только способны воспринять их органы чувств.

Оказавшись недалеко от дома и выбирая направление к нему, амфибии, не мудрствуя лукаво, полагаются на зрение и на свою память. Зная какие-либо заметные особенности той местности, где живут они, зеленые лягушки Северной Америки при всем желании заблудиться никак не могут. Трафаретов у них не существует. "Дорожные столбы" и "зарубки" у каждой свои, у каждой своя логика выбора пути.

Огненные саламандры обращают внимание на все, что находится над ними. От их взгляда не ускользнут никакие мелкие детали. Чтобы убедиться, что саламандрам ориентироваться на местности помогает зрение, был проведен эксперимент. Саламандрам отдали в личное пользование домики, перед входом в которые нарисовали узоры. Все эти узоры состояли из черно-белых полос, но шли они в разных направлениях. Когда саламандры пожили в домиках пять дней, им закрыли ноздри и выпустили в центре арены. Саламандры уверенно пошли к своим жилищам. Но вот рисунки над входами исчезли - и саламандры были в полной растерянности.

Огненные саламандры, которых забирали из собственных убежищ, где они отдыхают днем, и уносили на сто метров от их домов в хорошо знакомой местности, легко находили обратный путь по известным им приметам.

А пятнистая амбистома, которая собралась отложить икру, отправившись в путь, определяет, где расположен водоем, по крикам сидящих там лягушек.

Громкоголосые рулады, которые выводят весной бесхвостые амфибии, помогают ориентироваться и им самим. На этот звуковой маяк идут западные жабы, жабы Фаулера, квакши, лопатоноги. Запоют хором травяные лягушки - направятся к ним соплеменники. Но, как и считал Сэвэдж, запах водоема для них не менее важен. Травяные лягушки, выпущенные недалеко от родного водоема, идут к нему, минуя пруд, где исполняют серенады тоже травяные лягушки.

В незнакомой обстановке обнаруживает по запаху свое убежище под камнями европейский протей. Протей найдет его и тогда, когда его поймают и, продержав целых пять дней в другом месте, выпустят обратно.

Летом 1965 года Борис Дмитриевич Васильев, исследователь из Московского университета, начал серию опытов: он хотел выяснить, что помогает ориентироваться прудовым лягушкам. Это были первые эксперименты в нашей стране. Борис Дмитриевич выпускал лягушек в одиночку и группами, выпускал их с самых разных расстояний, но не дальше трехсот метров от пруда, выпускал их с разных направлений, в разное время суток. Однако почти все лягушки вскоре были дома. Главную информацию им поставлял нос.

Желтобрюхие жерлянки, которые поселились в окрестностях Ужгорода, однажды оказались в двух километрах от места своего жительства: на пустыре с тремя лужами. Невдалеке от этих луж и дали свободу жерлянкам, а на пути к лужам, но в стороне от них выкопали ямы и опустили туда ведра с водой и растениями из их родного водоема. Большинство жерлянок через полчаса или почти через час пришли к ведрам.

Жерлянкам пришлось прыгать до ведер семьдесят метров. А американские тритоны тариха ривулярис были перенесены из реки, к берегам которой они всегда приходили, почти на пять километров. Из тысячи тритонов восемнадцать вернулись на третий год домой. На их пути был горный хребет. Это не остановило тритонов, они перебрались через него. Но что вело их вперед? Запах? Поверить в это трудно. Однако они возвращаются домой и с восьмикилометрового расстояния при условии, что нос их работоспособен.

По запаху находят водоем американские жабы. Однако запах не единственный для них указатель.

Древние мореплаватели, отправившись странствовать по морям-океанам, ориентировались по небесным светилам. Было бы странно, если бы столь заметные небесные светила, как солнце, луна, звезды, не привлекли внимания животных.

В 1949 году немецкий ученый Густав Крамер и его ученики установили, что голубей, сидящих в круглых клетках, можно научить подходить к кормушке, расположенной в северо-западном или любом другом направлении, даже если клетку поворачивать и если птицы будут видеть перед клеткой не то, что прежде. Однако голуби правильно шли к кормушке, лишь когда пред их глазами было солнце. Именно по солнцу птицы определяли направление сторон света.

Густав Крамер предложил гипотезу, объясняющую, как птицы ориентируются в незнакомой местности. Этой гипотезы придерживаются сейчас почти все ученые. Согласно ей птицы ведут себя, подобно человеку, который в сходной ситуации пользуется картой и компасом. С помощью имеющейся у них карты (что собой она представляет, пока не известно) птицы определяют, в каком месте по отношению к дому оказались и в каком направлении надо лететь, чтобы вернуться домой. Узнав это, они находят направление уже по солнцу, которое служит им компасом.

Первые доказательства, что амфибии используют небесные светила как компас, были получены в 1965 году.

Жабы Фаулера и лопатоноги, которые спешили весной к водоему, запоминали новое направление на хор соплеменников и шли по нему, выдерживая заданный азимут.

Американские жабы, пойманные в пруду и посаженные в арену, стены которой высоки и не позволяют углядеть что-либо на земле, всякий раз выбирают направление, которое приведет их к берегу пруда. Единственный доступный для жаб ориентир - солнце: небо над ареной видно полностью. А головастики жаб выбирают прямо противоположное направление. Их задача - уплыть поскорее от берега на глубину.

Однако солнце, как известно, не стоит на месте. Земля вращается вокруг своей оси и полный оборот совершает за двадцать четыре часа. В Северном полушарии солнце всходит на востоке, проходит через юг в полдень и заходит на западе. Средняя скорость его движения - пятнадцать градусов в час. Определять направление сторон света, не учитывая движения солнца над горизонтом, нельзя. Но в таком случае амфибии должны быть способны измерять время, иметь часы, тогда они смогут внести поправку в направление собственного движения. Часы у амфибий, как и у других животных, есть, они показывают точное время, а ход их зависит от чередования света и темноты в течение суток.

Вот этим и воспользовался профессор Корнельского университета Кр. Адлер. Он решил обмануть американских жаб. Адлер создал для жаб необычные условия, предложил им придерживаться иного распорядка дня, перевел их часы вперед и назад на шесть часов.

Расчет был простой. Если жабы учитывают время дня, то направление, которое они выберут, должно будет сместиться от известного им на девяносто градусов (примерно пятнадцать градусов в час, умноженные на шесть часов). Определяя направление, они должны будут допустить ошибку в четверть круга, поскольку их часы на четверть суток отличаются от солнечного времени.

Прожив несколько дней при иной смене света и темноты, амфибии настроились на этот искусственный цикл. И тогда в полдень Адлер выпустил жаб в арену на улице. Для жаб, у которых часы перевели назад, было шесть часов утра. Жабы знали, что их дом находится на севере. Но в шесть утра солнце должно быть на востоке, значит, север находится примерно на девяносто градусов левее солнца. Не обращая внимания на то, что солнце в тот момент было на юге, жабы развернулись на девяносто градусов. И избрали путь не на север, а на восток. Жабы, часы которых показывали шесть часов вечера, пошли на запад (чтобы не возникло подозрения, что жабы вели себя так по своей глупости, скажу: птицы, попавшие в подобную ситуацию, ничем не отличаются от жаб).

Солнце - надежный ориентир, беда лишь, что на небе оно бывает не всегда. Но при луне и звездах можно идти к водоему не менее уверенно. Поглядывая ночью на эти небесные светила четвертым глазом, не сбиваются с пути жабы Фаулера. Огненные саламандры, выбирая направление ночью, смотрят на луну. Однако кончится ночь, наступит день, а солнца все равно нет. Как тогда быть?

Что такое свет? Каждый школьник знает, что свет - это волны, которые распространяются необычайно быстро, и что колебания при этом совершаются по всем направлениям, перпендикулярно к световому лучу. Но кроме обычного света есть еще и поляризованный: в нем все колебания волн происходят в одной плоскости, но тоже перпендикулярно к лучу.

Поляризованный свет - совсем не редкость. Частично, а иногда и полностью поляризован солнечный свет, отраженный зеркалом, водой в пруду, мокрым асфальтом. Поляризован и свет голубого неба.

Для наших глаз нет разницы между обычным и поляризованным светом. И до 1948 года никто не предполагал, что поляризованный свет могут видеть какие-либо живые существа. Открытие сделал немецкий ученый Карл фон Фриш. В 1948 году Фриш обнаружил, что пчелы ориентируются правильно и тогда, когда солнце ушло за облака, но виден хотя бы небольшой кусок голубого неба. Свет голубого неба настолько поляризован, что по нему легко установить истинное положение солнца.

Поляризованный свет видят жуки, пауки, видят его мечехвосты, осьминоги, рыбы, голуби, видят его и амфибии. Но если голуби и пчелы воспринимают поляризованный свет настоящими глазами, то тигровые амбистомы, которым закрывали головы непрозрачными пластинами, не могут выбрать правильную дорогу. Амбистомы видят поляризованный свет четвертым глазом. Глаза, расположенные на темени, служат верой-правдой путешествующим лягушкам-быкам.

Малышам не хуже взрослых надо хорошо ориентироваться в любую погоду. Но воспринимают ли они поляризованный свет?

Головастики лягушки-быка сначала прошли в лаборатории курс обучения. Сверху на них, перпендикулярно или параллельно к береговой черте, падал поляризованный свет, искусственно созданный с помощью фильтров. Ориентируясь по нему, головастики должны были запомнить путь к берегу. Но вот берег исчез. Воспользуются малыши этим ориентиром? Головастики поплыли туда, где был берег.

Оказавшись под открытым ясным небом на закате и восходе солнца, головастики, хотя и не видели самого солнца, не изменили своей привычки. Однако при облачном небе ориентироваться они не могли.

После уроков, которые получили головастики, живя на улице, в лаборатории они выбирали правильное направление, соответствующее времени суток.

Поляризованный свет видят головастики и взрослые зеленоватые тритоны. У них, как и у головастиков лягушки-быка, следит за небом четвертый глаз, а настоящие глаза и третий глаз помогают ему. Именно поэтому, если перестанет работать четвертый глаз, ни головастики, ни взрослые не в состоянии определить, какой взять курс.

Способность ощущать поляризованный свет дает преимущество амфибиям, которые находятся под водой, амфибиям, которые идут к своим водоемам вечером и утром в сумерки: в это время небесная поляризация максимальна. Наконец, амфибии, которые оказались в лесу, могут вычислить положение солнца по поляризованному свету, когда светило закрыто кронами, но видна хоть часть неба, свободного от туч.

Среди всех гипотез, выдвигаемых для того чтобы объяснить, как ориентируются животные на местности, дольше всех считалась ошибочной гипотеза академика Александра Федоровича Миддендорфа. Изучая сроки прилета птиц Сибири, Александр Федорович в 1855 году пришел к мысли: птицы ориентируются по магнитному полю Земли. Теперь уже нет сомнений, что земной магнетизм - ту силу, которая заставляет стрелку компаса показывать направление на северный магнитный полюс,- должны использовать многие жители нашей планеты. Животные ощущают магнитное поле и могут его измерять.

Ручьевые саламандры часть своей жизни проводят в пещерах, не видя солнца вообще. Нескольких саламандр привезли в лабораторию и стали учить выбирать в темном вытянутом в длину коридорчике отсек, где была больше влажность и лежали кусочки известняка, взятого из их родных пещер. Коридор этот был расположен по оси север - юг магнитного поля Земли.

Когда саламандры запомнили, в какой стороне находится их "дом", их посадили в центр сооружения, из которого они могли отправиться в путешествие в любом из четырех направлений. Саламандры пошли к своим "домам". А когда ось магнитного поля отклонили на девяносто градусов (включая и выключая ток, создавали искусственное магнитное поле), саламандры изменили направление.

Магнитное поле Земли непостоянно, хотя ежедневные вариации и невелики, а мощные магнитные бури редки. Однако если амфибии чувствуют магнитное поле, его колебания должны влиять на их поведение. Так оно оказалось. При небольших отклонениях земного магнитного поля от нормы ручьевые саламандры хуже находят свой "дом". А зеленоватые тритоны, попав в круглую арену, выбирают правильное направление, если ось магнитного поля вращается в зависимости от роста геомагнитных потрясений.

Недавно высказано предположение: магнитное поле Земли помогает амфибиям не только найти дорогу к дому, но и определить в незнакомой местности, где они сами находятся. Это значит, что амфибии обзавелись не только магнитным компасом, но и магнитной картой.