Живые часы

Какие явления в окружающем мире, спрашивал профессор у своей ученицы, могли бы служить для пчел ориентирами во времени? Какие циклические явления вам известны? Белинг перечисляла их. Чередование света и темноты. Изменение положения Солнца на небосводе. Изменение температуры воздуха: теплее днем и прохладнее ночью. Изменение концентрации электрических зарядов в атмосфере, отмеченное десятилетия назад Аррениусом. Изменение интенсивности космических лучей. И наконец, не исключено, что существует какой-то неизвестный фактор, который хотя и не доступен восприятию человека, но может служить временным ориентиром для пчел. В принципе существование такого фактора нетрудно себе представить. Например, широко известно, что собака слышит ультразвуковые сигналы, не воспринимаемые человеком.

Чтобы исключить влияние колебаний освещения, температуры, влажности и электрических зарядов в атмосфере, Ингеборг Белинг воспользовалась специально оборудованным помещением, где она могла поддерживать действие каждого из этих факторов на постоянном уровне. После многочисленных экспериментов она обнаружила, что пчелы и в этих условиях продолжают сохранять ту же регулярность своего поведения, что и на открытом воздухе.

Один из исследователей, работавший вместе с Белинг в Мюнхенском университете (О. Валь), показал также, что изменения интенсивности космических лучей не являются временным ориентиром. Он помещал своих пчел на двести метров под землей, в штольню солевой шахты, и там довольно успешно обучал их.

Но может быть, пчелы вообще не нуждаются в каком-либо внешнем ориентире? А что, если их в течение какого-то времени дрессировать на периодичность, значительно отличающуюся от суточного 24-часового цикла? Сохранит ли их память этот цикл? Белинг попыталась приучить пчел к 19-часовому циклу и потерпела полную неудачу. Так было получено действительно веское доказательство того, что часы пчел регулируются каким-то неизвестным фактором, совпадающим по фазе с 24-часовым ритмом вращения Земли.

Что же это мог быть за фактор?

В 1931 году доктор Хадсон Хогланд — профессор общей физиологии и декан биологического факультета Ворчестерского университета (штат Массачусетс) — начал исследования по физиологии высшей нервной деятельности человека. Он был одним из тех, кто считал, что изучение ритмических процессов имеет большое значение для понимания поведения человека. На него произвел большое впечатление доклад А. Хилла на первом Симпозиуме по количественной биологии в Колд-Спринг-Харборе в 1933 году. В этом докладе Хилл дал описание двух разных видов колебательных процессов, наблюдаемых в природе; причем один из них он использовал в качестве модели для изучения работы нервной ткани.

Рис. 19. Маятниковые часы Галилея, представляющие собой пример инерционного осциллятора. Маятник периодически проходит (то вправо, то влево) положение равновесия (вертикальное). В точке максимального отклонения сила тяжести изменяет направление его движения.

Рис. 20. Греческие водяные часы — пример релаксационного осциллятора. Когда равномерный поток воды из цилиндра слева поднимает уровень воды в правом цилиндре до максимального, вода быстро выливается через сифон, вращая при этом водяное колесо. Поплавок опускается и укрепленная на нем фигурка записывает нисходящую линию на начинающем вращаться от водяного колеса цилиндре.