1/4 окружности! Чтобы добиться такой сильной перестройки "внутренних часов", оказалось достаточным продержать птиц под искусственным солнцем от четырех до двенадцати дней.
Исследования последнего времени показали, что "внутренние биологические часы" есть, видимо, вообще у всех живых организмов. Они мерно "отсчитывают время" в растениях, подсказывают тропическим червям палоло, когда подниматься из вечной тьмы океанских глубин навстречу восходящей полной Луне, подают команду крабам бесчисленными полчищами выходить на берег...
В свете накопленных фактов становится, наконец, понятным, почему птицы часто сбиваются с пути, когда небо закрыто тучами. Хотя, спустившись ниже облаков, пернатые странники могут видеть Землю, по пользоваться солнечным компасом им становится уже трудно. Значит, определение направления по Солнцу важнее простой зрительной ориентации по знакомому ландшафту. Такова в основных чертах суть теории Крамера, который считал, что при ориентации птиц направление определяется ими по углу между проекцией на горизонтальную плоскость наблюдаемого положения Солнца и направлением полета.
Его теория удивительно смела, оригинальна и, главное, правдоподобна. Но чего-то в этой стройной и красивой теории все же не хватало... "Есть два типа ориентации птиц, — писал американский ученый Д. Гриффин, — направленная и целенаправленная". При направленной ориентации птица придерживается какого-то одного направления. Проявлялась эта ориентация в основном при перелетах и была так блестяще объяснена Крамером, Гофманом и другими исследователями. Целенаправленная же ориентация — это способность птиц не только придерживаться какого-то направления, но и чудесным образом выбирать его, как это бывает при хоминге... Целенаправленную ориентацию значительно труднее объяснить, чем направленную. И Крамер это отлично понимал. Он совершенно справедливо указывал, что птицы пользуются для ориентации Солнцем точно так же, как люди компасом. Но компас, как мы знаем, совершенно бесполезен, если неизвестно направление, в котором надо двигаться. И поэтому обычно мы пользуемся компасом вместе с картой или опираясь на наше знание местности, что, в сущности, одно и то же.
А птицы? До своей трагической гибели в горах Крамер неоднократно подчеркивал, что биологи могут объяснить, лишь каким компасом пользуются птицы, но не какой картой. Другими словами, он уже чувствовал ограниченность своей теории солнце-компасной ориентации и думал об ее усовершенствовании. Но об этом думал не он один. Столкнувшись с этими же фактами, Мэтьюз полагал, что Крамер был все-таки прав в основной части своей теории солнце-компасной ориентации. Вот только сам механизм использования птицами дневного светила у Крамера был, с точки зрения Мэтьюза, недостаточно совершенен. И Мэтьюз заключил, что птицы, по всей вероятности, могут не только находить угол между направлением полета и проекцией наблюдаемого положения Солнца, но и сравнивать высоту Солнца над горизонтом в данном месте с высотой, на которой оно должно находиться у них дома. Птица, ориентируясь, пожалуй, должна рассуждать примерно так: "Судя по моим биологическим часам, сейчас раннее утро, но Солнце стоит что-то слишком высоко — значит, я нахожусь либо на юге, где Солнце в это время стоит выше, либо на востоке, где оно раньше всходит". Вероятно, нет смысла дальше решать эту задачу по геометрии. Можно лишь допустить, что птица, догадавшись о столь многом, решила действовать наилучшим образом в ситуации, когда известно только то, что она находится где-то между востоком и югом. Это можно сделать, только определив отклонение в положении Солнца и направившись прямо на северо-запад.
Таким образом, благодаря работам Крамера, Мэтьюза и других исследователей появилась какая-то ясность в способе ориентации птиц в дневное время. Однако способность пернатых ориентироваться ночью после захода Солнца по-прежнему оставалась загадкой.
И вот тогда-то, по аналогии с солнце-компасной теорией, и возникло предположение о ночной ориентации птиц по звездам — так называемая звездно-компасная гипотеза. В самом деле, не указывают ли звезды пернатым правильный путь точно так же, как это делает Солнце днем? На этот сложный вопрос достаточно убедительно и просто ответили немецкие орнитологи супруги Зауэр, ответили своими выдающимися опытами с певчими птичками семейства славковых. Славки обитают в странах Северной Европы. Отсюда осенью они мигрируют в разные районы африканского континента. Весной птички возвращаются в те же места, которые они покинули осенью. Летят они обычно ночью и, как правило, в одиночку. При этом даже молодые птички, совершающие свое первое путешествие, достигают цели так же успешно, как и старые, опытные мигранты. Как же славкам удается держать правильный курс без стаи, без вожаков во время ночных перелетов вокруг почти половины земного шара? Изучением этой сложнейшей и интереснейшей загадки природы Зауэры начали заниматься еще в 1956 г. Для проведения опытов ученые вырастили славок в совершенно закрытом, звуконепроницаемом помещении, где они жили в иллюзии вечного лета. Однако, когда наступила осень, птички начали беспокойно порхать с ветки на ветку и беспрерывно прыгать по своим насестам. Так вели себя пернатые в течение нескольких недель, т. е. в течение того времени, которое требовалось им для перелета в Африку. Затем они снова начинали спать по ночам. А весной, когда приходила пора славкам возвращаться из Африки к своим европейским гнездовьям, лабораторные птички опять надолго теряли сон. Глядя со стороны на подопытных птичек, можно было подумать, что внутри у них находятся часы, говорящие, когда нужно улетать в далекие края и когда возвращаться на родину. Далее ученые поставили новую серию опытов. Славок поместили в клетку с застекленным верхом и вынесли ночью в сезон перелета на улицу под открытое небо. Увидев ночное звездное небо, каждая из птичек, находившихся в клетке, словно стрелка компаса, заняла определенное положение, в точности соответствующее курсу, которым тот или иной вид славковых начинает свой перелет из Центральной Европы в Африку: садовые славки, серые славки, славки-черноголовки "указывали" на юго-запад, славки-завирушки — на юго-восток. Даже когда пробовали сбивать птичек с избранного направления, вращая насест, они упорно возвращались к нему.
Чтобы еще раз проверить умение славок ориентироваться по звездам, их поместили в планетарий, т. е. в помещение с куполом, воспроизводящим звездное небо. Искусственный небосвод позволял смещать положения звезд и созвездий. Изменяя их высоту, можно было "менять" географическую широту, заставляя птичек верить, что они находятся дальше к югу или к северу, чем на самом деле. Подобным же образом, смещая небо по оси восток — запад, удавалось вводить славок в заблуждение относительно долготы места. Результаты опытов оказались поразительными — другое слово трудно подобрать. Пока небо планетария было установлено на приблизительную широту Германии, Джонни (так прозвали одну из славок) принимал ожидаемое положение для полета на юго-восток. Но когда небо смещали, изображая более южные широты, птичка начинала все более и более поворачиваться на юг. И, наконец, она выбирала курс прямо на юг! Другими словами, птичка, которая провела всю свою жизнь в клетке и не только не участвовала в перелете в Африку, но и вообще никогда не летала под настоящим небом, тем не менее показала врожденную способность использовать звезды, чтобы лететь обычным маршрутом, точно устанавливая курс на данной широте.
А вот еще один любопытный опыт, характеризующий ориентационную способность славок. Однажды ночью, когда Джонни, взмахивая крыльями, вытянулся в юго-восточном направлении, исследователи внезапно "сдвинули небо". Теперь оно соответствовало точке, находящейся примерно на 77° к востоку, т. е. местности где-то около озера Балхаш в Сибири. Птичка сразу же забеспокоилась. Она возбужденно смотрела на незнакомое небо и почти целую минуту пребывала в неподвижности. Затем она внезапно повернулась и взлетела в западном направлении. Чтобы исправить смещение, Джонни "направился" прямо к обычному месту отлета в Германии! Но по мере уменьшения смещения птичка изменяла курс с западного на все более южный. Когда Джонни "находился" неподалеку от Вены, он взял направление на юг. Когда же звезды небосвода были возвращены к положению, соответствовавшему действительной местности, времени года и часу ночи, птичка вновь приняла нормальное направление на юго-восток.
Поведение Джонни, подтвержденное опытами с другими птицами, не оставляет сомнения, что природа наделила пернатых замечательным механизмом для ориентации не только по Солнцу, но и по звездам в их дальних путешествиях. Не проходя курса астрономии, не штудируя курса географии, они имеют, это можно сказать без всякого преувеличения, отличное, самое детальное представление о расположении светил на небе, соединенное с точным чувством времени, которое привязывает небосвод к географии Земли в любой час любого времени года. При первом же взгляде на небо птицы, оказывается, автоматически узнают нужное им направление и точно выдерживают его на всем многотысячекилометровом миграционном пути.
Но только ли птицы обладают феноменальным механизмом звездно-солнечной ориентации? Безусловно, нет. Не так давно в защиту теории Крамера — Мэтьюза "выступили" даже обитатели царства Нептуна. Так, например, было установлено, что окунь роккус возвращается на свое нерестилище в озеро, ориентируясь по Солнцу в направлении на север. В пасмурные же дни или когда окуней лишали возможности видеть, закрывая им глаза непрозрачными колпачками, рыбы теряли ориентировку и двигались беспорядочно. Были проведены и такие эксперименты в лабораторных условиях: свет Солнца заменяли светом лампы. В этом случае рыбы выбирали направление в зависимости от места расположения лампы. Свое умение ориентироваться по Солнцу доказали ученым также рыбы из семейства Centrarchidae и Cicklidae. Их содержали в специальных аквариумах, освещавшихся то Солнцем, то лампой. Выдача корма производилась в строго определенное время суток, причем среди множества кормушек лишь одна наполнялась едой. Подопытных рыб приучали ориентироваться в условиях Северной Америки. По окончании "курса обучения" их привезли на самолете в Бразилию, т. е. в другое полушарие. Но и здесь, в новой обстановке, при изменив