Подводный Евклид

А вот пример, так сказать, геометрического мышления у речных обитателей. Исследователи из Боннского университета обнаружили, что рыба-слон, или гнатонемус Петерса (Gnathonemus petersii), отлично «видит» своей… нижней челюстью (!) в мутной речной воде и даже в состоянии мысленно «достроить» трехмерную фигуру, лишенную некоторых деталей. Эта рыбка невелика — длиной до двадцати сантиметров, — однако ее умственные способности оказались существенно выше, чем у множества гораздо более крупных речных обитателей. Рыба-слон живет в реках Центральной Африки; свою пищу (личинок насекомых) она умеет находить в очень мутной воде и даже в полной темноте.

Группа зоологов под руководством профессора Герхарда фон дер Эмде обнаружила, что рыбка-слоник различает стереометрические фигуры — куб, шар и пирамиду. Как и в большинстве экспериментов с животными, Gnathonemus petersii получала награду за правильно выполненное задание. Вначале ученые подкладывали корм — необыкновенно вкусных личинок длинноусых насекомых — только рядом с пирамидой. Через некоторое время рыбка в девяти случаях из десяти направлялась сразу к пирамидкам, полностью игнорируя остальные фигуры. Причем в настолько непрозрачной воде, что для слежения за поведением слоника ученые пользовались специальной аппаратурой (позволяющей вести съемку в инфракрасных лучах).

В такой среде Gnathonemus petersii ничего увидеть не может: она ориентируется в пространстве и узнает предметы с помощью электрочувствительных клеток на своем «подбородке» — кстати, напоминающем хоботок, из-за чего рыбку и назвали «слоником». Система распознавания образов рыбки уникальна и похожа на радар: специальные клетки на хвосте производят электрические импульсы (до 80 в секунду!), а клетки на «подбородке» улавливают отражение импульсов от предмета и искажения электромагнитного поля. Ученые сумели выяснить, что слоник различает не только форму предмета, но и его размер, отличает мертвых личинок от живых и, самое интересное, может мысленно «достраивать» незаконченные геометрические фигуры. Так, если слонику предлагали не целый кубик, а только его каркас, структуру из проволоки, рыбка «заполняла» структуру и уверенно отличала этот неполноценный кубик от пирамидки.

Таким образом, Gnathonemus petersii продемонстрировала способность формировать образы по отрывочным деталям. Ранее считалось, что такие возможности имеются только у людей и некоторых млекопитающих. Забавно, что в том числе и у слонов!

Рыбка с перископом

«Четырехглазым» назвал главного героя бабелевской «Конармии» один из красноармейцев, добавив: «А у нас тут режут за очки». Однако четырехглазость у позвоночных животных до сих пор не наблюдалась, и обнаружение именно четырех глаз у рыбки Dolihopteryx longipes, живущей на глубине более километра в Полинезии, поначалу поставило ихтиологов в тупик. При более тщательном исследовании выяснилось, что на самом деле глаз все-таки два, но каждый разделен на два оптических «отсека». Первые два отсека находятся, как положено, на передней части головы, а два других — на макушке рыбки: они, как телескопы, смотрят вверх в надежде уловить хоть несколько фотонов света.

Это у рыбки получается, причем пойманный световой сигнал передается в нижние полуглаза по системе зеркал, как в перископе или в фотоаппаратах-«зеркалках». И на сетчатке нижних полуглаз фокусируется свет.

Но это еще не все. Для нормального существования, то есть питания, размножения и самосохранения, Dolihopteryx longipes требуется не только видеть то, что сверху, но и проводить осмотр пространства спереди, внизу и по бокам. Для этого рыбка позаботилась о дополнительном освещении с помощью биолюминесценции — свечения участков собственного тела под действием поступающего сверху света. Такой механизм зрения — без линз, но с зеркалами — ранее никогда не встречался и совершенно уникален. Причем авторы открытия Ханс-Йоахим Вагнер из Тюбингенского университета и Рон Дуглас из Лондонского городского университета, смоделировавшие данную систему на компьютере в Лаборатории имени Генри Уэллкома (Университет Восточной Англии), отмечают, что изображение отличается очень высокой четкостью.

Как известно, глубины океана изучены хуже, чем поверхность Луны, так как детальным исследованиям препятствует огромное давление. Поэтому ученым предстоит сделать еще сотни удивительных открытий и в толще вод, и на дне морей и океанов. И если для зрения «четырехглазой» рыбки нашлась аналогия в виде уже изобретенной человеком «зеркалки», то очень может быть, что другое морское существо поможет нам изобрести что-нибудь совершенно оригинальное.

Мышиные трели

Между прочим, петь умеют не только птички, но и лабораторные собратья Микки-Мауса. Да, да, именно так определяют американские исследователи звуки, которыми самцы мышей привлекают внимание самок. Человеческое ухо не способно различить слишком высокий мышиный писк: например, жалобу мышат, когда им холодно. Вот и взрослые особи — представители сильного пола — переходят на ультразвук, заприметив потенциальных партнерш или уловив их феромоны (привлекающие химические вещества).

До недавнего времени никто не изучал эти звуки с точки зрения музыкальных особенностей. Использовав сложную компьютерную программу, Тимоти Хоули и Чжуншэн Гуо из Медицинской школы Университета имени Джорджа Вашингтона в Сент-Луисе изменили тон мышиного писка так, чтобы его различало человеческое ухо. Прослушав запись, они с удивлением обнаружили, что мышиные звуки похожи на пение птиц.

Мышиный сейсмограф

Мыши не только напевают песенки, но и предсказывают землетрясения. Профессор Такеси Яги из Осакского университета заявил, что впервые он заметил необычное поведение мышей в своей лаборатории еще в 1995 году, за день до землетрясения в городе Кобэ. Аналогичное возбуждение у мышей было отмечено после воздействия на них переменного электромагнитного поля. Это свидетельствует, что животные действительно могут иногда предсказывать землетрясение. Бедные подопытные мышки, помещенные в электромагнитное поле, возбуждаются и теряют сон. Однако многие биологи полагают, что такое поведение мышей довольно трудно зафиксировать, и это ограничивает пригодность «поведенческой» методики для предсказания землетрясений.

Существует множество историй о странном поведении животных перед землетрясением. В Китае видели, как сомы пытались выброситься из аквариума, а в Мексике — как змеи вылезали из своих нор. Один бывший служащий Геологической службы США заявил, что может предсказывать землетрясения по газетным объявлениям о пропаже домашних животных. Он подсчитал, что за две недели до события таких объявлений больше, чем обычно, поскольку перед землетрясением животные уходят из дома.

«В принципе влияние электромагнитных полей на животных известно, — считает доктор физико-математических наук Андрей Лундин. — Так, полагают, что голуби и другие перелетные птицы в своих путешествиях ориентируются по линиям магнитного поля Земли, которое само по себе достаточно слабое».

В экспериментах профессора Яги мышам позволили две недели прожить совершенно спокойно. За это время были изучены их суточные биоритмы. Затем мышей на 30 минут поместили в слабое переменное электромагнитное поле — существует много свидетельств того, что флуктуации поля Земли предшествуют землетрясениям. Тут-то и было отмечено странное поведение. В своем докладе на ежегодной конференции Биоэлектромагнитного общества в 2003 году Такеси Яги заявил, что переменное электромагнитное поле нарушает работу внутренних часов мышей, оставляя их без отдыха. Профессор уверен, что его эксперименты — первое убедительное свидетельство способности мышей предсказывать скорое землетрясение.