Искусные адаптации. Крот-звездонос, электрический угорь и другие чудеса эволюции - Кеннет Катания
Как правило, когда животное самостоятельно испускает некий мощный сигнал, ему необходимо отключить собственные рецепторы, чтобы не перегрузить их. Так поступает летучая мышь, когда издает громкие звуки для эхолокации: краткое отключение рецепторов позволяет защитить ее чувствительные органы слуха. Для восприятия ответных волн рецепторы снова включаются, и это безопасно, поскольку отраженный сигнал во много раз слабее11. Но вернемся к электрическому угрю. Пожалуй, нет ничего более отвлекающего от охоты и даже болезненного, чем удар самого себя серией разрядов в 500 вольт, способных дистанционно активировать нервную систему всех находящихся поблизости животных. Воздействуя на нервы других животных, вы рискуете навредить себе. Перебирая в уме самых разных животных и модели их поведения, я не могу придумать более ответственный момент для отключения периферических рецепторов. Это кажется совершенно очевидным. Вот только электрического угря никто об этом не спрашивал.
Что, если вместо отключения рецепторов угорь использует высоковольтные импульсы одновременно и как оружие, и как часть сенсорной системы? Что, если он парализует, обнаруживает и отслеживает жертву при помощи одних и тех же импульсов? Это было бы уже слишком. Примерно как обладать лазерным зрением, позволяющим и увидеть жертву, и поджарить ее. Но я должен был придумать, как проверить гипотезу высоковольтной электрорецепции.
Что мне больше всего нравится в электрорецепции, так это ее экзотическая природа. Мы вполне можем представить себе, как воспринимает мир звездонос: ведь на наших руках тоже есть чувствительные нервные окончания. Чтобы понять, как работает эхолокация у летучих мышей, требуется больше воображения, однако у нас, как и у мышей, есть органы слуха, и большинство из нас хотя бы раз слышали эхо. Эхолокацию даже используют некоторые незрячие люди, издавая щелчки языком12. Но восприятие мира посредством электричества человеку совершенно чуждо.
Как вы уже знаете, первый компонент электрорецепции – электрический орган, с помощью которого рыба окружает себя электрическим полем. Представьте себе это поле в виде множества линий, которые начинаются в одной точке тела рыбы, а заканчиваются в другой. Эти силовые линии представляют собой путь, по которому проходит разряд при активации электрического органа.
Второй компонент – сенсорная система, которая отслеживает это электрическое поле. Можно сказать, что система обнаруживает линии поля и малейшие сдвиги в их положении и густоте13. По сути, все электрические рыбы покрыты так называемыми электрорецепторами. Иногда их называют «электрочувствительной сетчаткой» – из-за грубого сходства между обнаружением поступающего света и поступающих электрических сигналов. Это действительно грубая аналогия, потому что электрическое поле действует не так, как свет. Принцип больше похож на работу радиолокационной станции, которая тоже использует излучение (радиоволн). Но и это сравнение не совсем верное, поскольку электрорецепция не предполагает восприятие отраженного сигнала. Вы, наверное, уже поняли, что электрорецепция отчасти похожа на многие хорошо изученные механизмы, но не повторяет ни один из них, что и делает ее изучение таким увлекательным.
Что же электрическая рыба на самом деле обнаруживает с помощью электрорецепции? Одно из самых важных свойств объекта, позволяющих обнаружить его с помощью электрорецепции, – это электропроводность, то есть способность пропускать через себя электричество. Если объект проводит электричество лучше, чем окружающая его вода, то силовые линии концентрируются на нем и на ближайших к нему электрорецепторах угря (рис. 6.10, справа). Если же объект не проводит электричество, то силовые линии отклоняются в сторону от него и ближайших электрорецепторов угря. Как нетрудно догадаться по эффективности атаки электрического угря, рыбы являются проводниками: в ином случае высоковольтные импульсы не могли бы проникать в их тела и активировать нервные волокна. Следовательно, в теории электрический угорь может принять за рыбу и атаковать любой объект, обладающий высокой электропроводностью.
6.10. Линии электрического поля, возникающего вокруг электрического угря во время генерации импульсов. Отмечены положительный (голова) и отрицательный (хвост) полюса. Проводник (например, рыба) концентрирует линии на ближайшем к нему участке тела электрического угря
Опираясь на эти рассуждения, я придумал довольно простой эксперимент, чтобы проверить, корректирует ли угорь свои атаки с помощью высоковольтных импульсов: я просто добавил проводник к опыту с пластиковым пакетом. В качестве проводника я взял угольный электрод с высокой электропроводностью. Длинный и тонкий электрод в общих чертах походил на рыбу или дождевого червя. В качестве «контрольной группы» я использовал шесть таких же на вид пластиковых палочек. Все семь объектов выглядели одинаково и были одинаковыми на ощупь, но только угольный электрод проводил электричество.
Итак, что же я увидел? Когда при погруженных в аквариум семи палочках стимулятор вызывал у рыбы судорогу, угорь демонстрировал все три этапа атаки. Что еще важнее, он всякий раз выбирал угольный электрод: то есть яростно прорывал электропроницаемый агаровый барьер и пытался съесть электрод. Иногда угорь даже вырывал электрод из пластикового держателя и мне приходилось отбирать у него «добычу», чтобы он ее не проглотил (я был в резиновых перчатках). В некоторых случаях угорь сначала двигался в сторону сведенной судорогой рыбы, но затем менял направление и атаковал только угольный электрод (напомню, что рыба находилась в пластиковом пакете и была «электрически невидима»). Все это происходило на фоне генерации серии высоковольтных импульсов14.
Так я получил убедительное доказательство существования высоковольтной электрорецепции. Но я хотел изучить пределы возможностей электрического угря. Поэтому я построил своеобразную мини-карусель – только вместо лошадок я поместил на вращающийся диск один маленький углеродный диск и пятнадцать точно таких же на вид пластиковых дисков. На этот раз мне не нужно было вызывать колебания воды, чтобы заставить угря атаковать. Угорь обнаруживал движущийся проводник при помощи низковольтных импульсов (движение – главный признак настоящей добычи) и атаковал. А затем, непрерывно генерируя высоковольтные импульсы, угорь точно отслеживал положение движущегося углеродного диска и атаковал его без промаха: разряд, выпад, всасывание.
6.11. Схема эксперимента для проверки высоковольтной электрорецепции. Единственный угольный электрод помещен в ряд из пластиковых палочек. Когда мышцы изолированной в пакете рыбы сокращаются, электрический угорь атакует, а затем мгновенно переключается на обладающий электропроводностью электрод, то есть угорь принимает проводник за добычу
6.12. Впечатляющая демонстрация возможностей высоковольтной электрорецепции. Электрический угорь отслеживает перемещение маленького, быстро движущегося проводника – углеродного диска, который выполняет роль добычи (отмечен маленькой стрелкой), а затем атакует его точным выпадом
Для нас все диски выглядят одинаково, но для воспринимающего электрический ток угря электропроводный углеродный диск выделялся на фоне пластиковых примерно как пестрый реющий флаг – или, точнее, как кекс в яркой обсыпке. Эксперимент показал возможности активной электрорецепции. Безусловно, высоковольтные электрические импульсы
