Автоматизм в организмах животных

Многочисленные данные говорят о том, что клетки организмов и даже некоторые органы обладают определенной склонностью к спонтанной (самопроизволь­ной) деятельности, независимой от внешних раздражений. Так, например, клетки трехнедельного зародыша человека, из которых позже развивается сердце, уже осуществляют ритмичные сокращения, хотя в эту пору в них еще нет нервных клеток.

Чувствительные клетки сетчатой оболочки нашего глаза время от времени возбуждаются. У нервных кле­ток также наблюдается определенная ритмическая дея­тельность, независимая от влияния окружающей среды. Внутренний ритм клеток организма я органов животных, по-видимому, является одним из главных факторов чув­ства времени у различных животных.

Маленькие песчаные кузнечиковые раки (один из видов креветок) живут в зоне морского прилива на мокром от волн песке. Если бросить их в воду, они выплывают на песок. Если вынести их на сухой песок, они возвра­щаются к воде. Как они определяют нужное направле­ние? Почему они возвращаются на соответствующее место?

Для решения этого вопроса собрали песчаных раков на одном из берегов маленького островка шириной в один километр. Затем перенесли животных на противоположный берег острова и бросили в воду. Брошенные в море жи­вотные стали плыть не к берегу, а в направлении откры­того моря. Следовательно, они сохранили то направление, которое на противоположной стороне острова приводило их в свою зону.

Что же может быть тем фактором, который показы­вает этим животным направление на привычном для них месте? Что же служит им компасом? Быть может, солнце? [20]Но в таком случае песчаные раки должны располагать способностью производить поправки данных движения солнца по небесной орбите. Можно ли сделать такое пред­положение?

Легко выяснить, влияет ли в действительности поло­жение солнца на ориентацию животных, если животных поместить в тень, а зеркалом отражать на них солнечные лучи. Такой опыт был проведен, и поведение креветок изменилось: животные, брошенные в воду, направились в сторону морских глубин, а вынесенные на сушу — в глубь острова.

Таким образом удалось установить главный действую­щий раздражитель в деятельности этих маленьких жи­вотных, но этим положение только еще более осложни­лось.

Легко тем, кто удовлетворяется психологическим объ­яснением: морские раки по какому-то внутреннему ин­стинкту, руководствуясь врожденной глубокой мудростью, осознают свое положение и поступают сообразно с этим. Задача естественных наук гораздо сложнее. Нужно уста­новить факторы, которые в действительности определяют поступки животных.

Если, например, в случае с раками стало ясно, что эти животные ориентируются по солнечному свету, то, сле­довательно, они как бы ощущают своим телом влияние вращения Земли. Итак, чтобы в течение всего дня они могли попадать из моря на сушу и с суши — обратно в море, руководствуясь положением солнца, им необходи­мо постоянно поправлять свое направление согласно орби­те солнца. Тот угол, который возникает между нужным направлением и положением солнца, меняется в течение всего дня и измеряется простым способом, указанным на рисунке (стр. 22). Поведение песчаных раков станет по­нятным лишь в том случае, если предположить, что эти животные постоянно «знают» время суток и изменение по­ложения солнца на небесной орбите.

Можно предположить, что у рачков имеется приспо­собление, как бы маленький хронометр, который по мере течения времени постоянно сигнализирует о происшед­ших изменениях направления небесного пути солнца.

Можно ли предположить существование таких «внут­ренних часов»?

Пусть снова решает опыт! [21]

«Внутренние часы» этих маленьких животных идут в соответствии с географическим положением места их обитания. Если мы их переселим западнее, то тогда окажется что их «внутренние часы» по сравнению с дви­жением солнца спешат. Так и ока­залось на самом деле. Из окрест­ностей города Пизы в Италии на самолете песчаных раков перевез­ли в Аргентину. Опыт был прове­ден 24 июня 1954 г. с 10 часов 30 минут до 11 часов. Животные, следуя по своему пути, оставили солнце с левой стороны, двигаясь под углом в 38 градусов 30 минут по отношению к направлению сол­нечного света.

Одновременно был проведен опыт и с животными, оставленны­ми на месте, в Италии. Здесь так­же измерили угол между направ­лением их пути и направлением солнечного света. По местному (зональному) временя опыт производился с 2 часов 30 ми­нут до 3 часов. Следовательно, стояние солнца было совер­шенно другим, чем в Аргентине. И тем не менее результат был один: 37 градусов!

Песчаные раки движут­ся в определенном на­правлении и, выйдя из центра, переходят через ленточное кольцо, нама­занное клеем. Они все прилипают к ленте в одном месте.

Следовательно, у песчаных морских раков имеются какие-то «внутренние часы», которые в местах их обита­ния точно указывают небесный путь солнца, и эти «'внут­ренние часы» продолжают ходить одинаково, куда бы мы ни переносили этих животных.

Следующий вопрос: что же собой представляют эти «внутренние часы». Ответив на этот вопрос, мы, возмож­но, подойдем ближе и к пониманию проблемы о внутрен­нем ритме клеток организма и его органов.

В живых организмах постоянно протекают химиче­ские процессы. Эти процессы идут во времени. Можно предположить, что они служат основой для чувства времени. Правильно это предположение или нет, могут решить опять-таки только опыты.

Скорость химических процессов в большой степени зависит от температуры. Поэтому в течение нескольких часов песчаных морских раков содержали при повышенной [22]температуре. Затем сравнили направление их пути с путем следования их сородичей, оставленных при обыч­ной температуре. Результат оправдал ожидания! «Внут­ренние часы» раков, содержавшихся в тепле, «спешили»! Путь следования подопытных животных составлял такой угол с направлением солнечных лучей, который соответ­ствовал более позднему положению солнца на орбите.

«Внутренними часами» обладают также и другие жи­вотные, например пчелы. Пчел можно приучить к тому, чтобы они всегда в одно и то же время прилетали к кор­мушке. Можно сказать вполне определенно, что их «внут­ренние часы» «ходят» тоже согласно химическим про­цессам. Интересным экспериментальным способом уда­лось подкрепить это предположение.

Особенностью хинина является способность замедлять процессы обмена веществ в организме. Поэтому хинин и действует как жаропонижающее средство. В пищу пчел, приученных к еде в определенное время, примешали хинин, и в результате насекомые, бывшие до этого точ­ными, стали запаздывать.

Был проделан другой опыт. Как известно, действую­щим веществом гормона щитовидной железы является тироксин, который обычно усиливает обмен веществ в организме. В пищу пчел примешали тироксин; как и сле­довало ожидать, эти насекомые стали появляться у кор­мушки раньше, чем они делали это обычно. Следователь­но, внутренний ритм поведения животных также не является каким-то отвлеченным, полностью независимым от окружающей обстановки фактором.

У человека тоже есть такие жизненные процессы, которые протекают ритмично. Такими процессами яв­ляются, например, бодрствование и сон. «Внутренние часы» человека намного чувствительнее к внешним пере­менам, чем, например, у песчаных морских раков. Вечер­няя температура организма человека выше, чем утрен­няя. Если человек уехал из Будапешта в Пекин, то коле­бания его температуры немедленно следуют за изменениями окружающей обстановки: хотя в Будапеште еще полдень, но «внутренние часы» будапештца повыше­нием температуры указывают, что в Пекине уже настал вечер.

Таким образом, поведение животных, с одной стороны, определяется непосредственно факторами окружающей [23]среды, а с другой стороны, влияние этих факторов зави­сит от внутреннего состояния их организма. Один и тот же фактор может по-разному влиять на поведение живот­ного в зависимости от состояния его организма, то есть иногда он действует как раздражитель, а иногда оказы­вается недейственным. Вспомним разницу в поведении животного, когда оно увидит пищу в голодном или в сытом состоянии.

Лёб был прав, когда отвел такую большую роль внеш­ним раздражителям в поведении животных. Однако пове­дение животных в большей части определяется не непо­средственно физическим воздействием! В этой связи необходимо рассказать об известном опыте Кёлера, к которому мы еще возвратимся в дальнейшем.

В коридоре, один конец которого открыт, а другой — упирается в решетку, находится собака. За пределами коридора, на некотором расстоянии от решетки, кладется пища. Увидев пищу за решеткой, собака поворачивается и бежит в другой конец коридора, попадает во двор и подбегает к пище. Ее поведение правильно.

Однако если собака голодна, то она не способна на правильный поступок: она кидается на решетку и без­успешно пытается завладеть привлекающей ее пищей через решетку.

О чем свидетельствует этот интересный опыт? Он по­казывает, что собака по-разному реагирует на одно и то же раздражение в зависимости от состояния организма.

Следовательно, поведение животных определяется отчасти окружающей средой, а отчасти их внутренним состоянием. Только тогда мы можем с полной ясностью разобраться в вопросах поведения, когда более основа­тельно выясним вопросы, связанные с внутренним состоянием животных. [24]

Наследственность.

Все современные животные организмы, как одноклеточные, так и многоклеточные, возникли в ходе длительного процесса эволюции.

Сложное строение и формы поведения животных произошли благодаря развитию, которое прошли их пред­ки в течение многих миллионов лет. Из огромного коли­чества мельчайших изменений в ходе естественного отбо­ра сохранялись наиболее полезные. Появлялись новые организмы, из которых выделилось множество новых видов, лучше приспособившихся к окружающей их живой и неживой природе.

Термин «приспособление» означает, что в определен­ных условиях возникают виды с «целесообразным» строением и поведением; а «целесообразность» означает, что эти виды имеют многочисленные взаимосвязи с окру­жающей средой и что перемены, происходящие в организ­ме (рост, созревание, изменения обмена веществ), согла­сованы с изменениями окружающей среды.

В ходе естественного отбора у сотен тысяч поколений предков возникло поведение, характерное для живущих ныне пород, кажущееся часто загадочным. Кажется не­понятным, каким образом животные как бы заранее знают, когда и что им надо делать. Гармония организма и окру­жающей среды объясняется историей вида, индивидуаль­ным развитием организма, естественным отбором и на­следственностью.

Паук наследует от своего отца и матери не только восемь лап и прядильные железы, но и способ прядения паутины. Каждое движение и вся деятельность большин­ства животных унаследованы, в чем легко убедиться на основе каспар-гаузеровских опытов[3]. [25]

В настоящее время каспар-гаузеровским назван такой метод воспитания животного, при котором сразу же после рождения его отбирают у матери и отделяют от сороди­чей. Таким образом, животное подрастает в одиночестве или, по крайней мере, без общения с представителями сво­его вида, не имея никакой возможности перенять от них характерные для этого вида формы поведения. Все формы поведения, которые совпадают у «каспар-гаузеровских животных» с повадками их сородичей, являются явно унаследованными.

Домашняя кошка, воспитанная таким методом, потягивается, чистится, моет мордочку, точит когти своеобразным кошачьим образом. Характерной является и та поза, с которой кошка устраивается на отдых. Ей не надо учиться движениям самозащиты или нападения: правильным ударам лапами, фырканью и т. д. Однако, как оказалось, кошка не может сама научиться ловить мышей[4].

В качестве опыта воспитали маленькую выдру и дете­ныша павиана в условиях, совершенно отличных от естественных. Выдру содержали в сухой местности, где она видела лишь воду, которую ей давали, чтобы напить­ся; павиана содержали вдали от его лесисто-гористой родины. К тому же и пища этих животных отличалась от естественной для этих видов животных. Маленькая выдра не получала рыбы, а маленькая обезьяна — насекомых. Но когда животные подросли, их вернули в естественные условия. Выдра тут же бросилась в реку и вскоре поймала крупную рыбу, которую немедля съела с боль­шим аппетитом. Однако павиан оказался совершенно неприспособленным: он натыкался на ветки, хотел попро­бовать ядовитые плоды, даже не пытался искать насеко­мых под камнями.

Из сказанного ясно, что разные виды животных рас­полагают неодинаковым количеством унаследованных [26]повадок. А ведь выдра и павиан приходятся друг другу относительно близкими родственниками, так как оба они млекопитающие.

Какие же из всего этого вытекают выводы?

Легко убедиться в том, что без опытов трудно оце­нить, насколько велико значение наследственности в по­ведении некоторых животных. С другой стороны ясно, что даже между относительно близкими видами живот­ных все же можно с этой точки зрения обнаружить очень большие различия.

Каково же положение с вопросом об унаследованных повадках?

Для нашего привычного мышления происходящее в действительности часто кажется прямой противополож­ностью тому, что можно ожидать. Есть, например, клещи, которые заползают на деревья и выжидают там, пока не появится теплокровное животное. Они по запаху узнают свою жертву, бросаются на нее, впиваясь в тело, и сосут кровь. Проходят месяцы, иногда годы, прежде чем настает удобный для нападения момент, а до тех пор они только выжидают в неподвижности.

Какие выдержанные! И откуда они знают, чего ожидают?

Это вопросы, в основе которых лежат ошибочные пред­ставления. Клещи унаследовали очень простые повадки. Они взбираются на деревья и ждут: запах млекопитаю­щих вызывает их действия. Их выдержка не является результатом каких-либо духовных усилий. Они посту­пают так механически.

Так же просто и поведение гусеницы маленького белого шелкопряда. Для этих гусениц характерно два вида поведения. Земное притяжение действует на гусениц не физически, а «психологически», т. е. они ползут в таком направлении, которое прямо противоположно на­правлению земного притяжения. Свет действует на них притягательно, т. е. они стремятся всегда ползти в направлении источника света. Ясно, что оба побуждения приводят животных к листьям деревьев. Эти унаследо­ванные побуждения определяют поведение гусениц.

Прежде психологи стали бы объяснять поведение этих животных каким-то внутренним пониманием. Поскольку гусеницам было отказано в сознании, их по­ведение стали объяснять какой-то бессознательной [27] способностью, которая была названа инстинктом. От этого не стало яснее, что ими движет, но неясность хорошо маскируется словом «инстинкт». Это в значительной мере туманное понятие позже окружили ореолом непогрешимо­сти, и, таким образом, возвели в нечто, стоящее выше человеческого разума.

Если мы откажемся от таких туманных понятий и попытаемся объяснить поведение животных эксперимен­тальным путем, то можно подойти к вопросу объективно, даже математическим путем.

Давайте, к примеру, назовем побуждение, которое заставляет гусеницу двигаться в направлении, противо­положном земному притяжению, побуждением А, а другое, которое движет ими в направлении источника света,— побуждением В. В обычных условиях А + В направляют деятельность гусениц. Экспериментальным путем оба фак­тора можно противопоставить друг другу, если мы будем освещать гусениц снизу. В таком случае это выразится так: А—В. При этом опыте животные спустятся с дере­ва и погибнут с голоду у его подножья. Следовательно, В сильнее А!

Муравьи у канавки с водой.

Подобным же образом можно математически объяс­нить следующий опыт, который был проделан над мура­вьями. Речь идет об африканских муравьях, которые [28]строят длинные дороги в дремучих лесах, по этим доро­гам происходит двустороннее движение. Одна из колонн муравьев уходит из муравейника искать пищу. Встречные муравьи, нагруженные пищей, следуют обратно в мура­вейник. Следовательно, на муравьев воздействуют два противоположных побуждения: одно влечет их из мура­вейника, которое назовем побуждением А, а другое вле­чет их обратно в муравейник — побуждение В. Которое из них сильнее? Явно побуждение А, так как муравьи оставляют свой муравейник, несмотря на действие побуж­дения В. Однако, когда они обнаружили пищу, действие А прекращается и В возвращает их обратно в мура­вейник.

Направление и величина возбуждений, действующих на муравьев: А — поиски пищи; В — возвращение в муравейник; С — боязнь воды [29]

Что же произойдет, если поперек пути муравьев выкопаем маленькую канавку я заполним ее водой? Муравьи, выйдя из муравейника, в нерешительности останавливаются перед канавкой. Устроим из травы мостик через канавку, но муравьи все же не осмеливают­ся пройти по нему. Чего они боятся?

Поймаем несколько муравьев, пометим их какой-нибудь краской и положим по другую сторону канавки. Они быстро уходят в поисках пищи. Через короткий промежуток времени помеченные муравьи вновь появ­ляются, но теперь они нагружены пищей. Они прибли­жаются к канавке с водой с противоположной стороны.

Что же произойдет теперь?

Логично было бы ожидать, что эти муравьи, которые даже «с пустыми руками» не осмеливались перейти над водой по мостику, остановятся у канавки. Однако муравьи опровергают нашу логику. Они смело и решительно ки­даются к мостику из стебельков травы. Как это объяс­нить?

Предположим, что вода пугает муравьев. Пусть это побуждение будет С. С наверняка меньше В, побуждаю­щего к (возвращению в муравейник, так как муравьи проходят над водой. Однако когда муравьи, выйдя из муравейника, достигли канавки с водой, на них действо­вало побуждение А, ослабленное побуждением 5, и раз­ница между А и В (А—В) по своей величине совпадала с побуждением С — страхом перед водой. Вот именно поэтому ненагруженные муравьи застряли на берегу канавки.

Таким образом, по силе воздействия мы можем рас­ставить все три побуждения в один ряд: А — больше В, а В — больше С.

Так начинает вырисовываться перед нами поведение животных. Конечно, это еще только начало, но начало многообещающее.[30]