3. Астрономическая ориентация

Легко себе представить, что для ползущего или летящего насекомого солнце или направление поляризации плоскости голубого света неба удобно в качестве менотаксического ориентира в той же мере, что и броские наземные вехи. Вся сложность состоит в том, что ни солнце, ни зависящая от его положения картина поляризации небосвода не остаются на месте, а сами перемещаются с угловой скоростью 15° в час. И если для кочующего насекомого: мухи, жука, стрекозы, - не столь важно, что утром солнце стояло на востоке, а днем оказалось на юге (в течение их коротких перелетов с одного поля на другое солнце смещается незначи-тельно и не препятствует удерживать прямолинейность пути), то для насекомых, совершающих дальние перелеты или регулярно летающих из гнезда туда и обратно, движение солнца по орбите приобретает принципиальное значение. Чтобы безошибочно на протяжении дня пользоваться небесным комласом, нужно учитывать суточное движение солнца и уметь вносить поправку к своему курсу, а для этого необходимо располагать часами.

Бабочки-чертополоховки Vanessa cardui в отдельные годы устремляются весной со Средиземноморского побережья Африки на север, пересекая Средиземное море, и достигают южной Европы. Потомки этих мигрантов, перевалив Альпы, летят в центральную и даже северную Европу. Ежегодно стаи бабочек-монархов Danaus plexippus весной летят из Флориды и южной Калифорнии до Канады - за 3 тыс. км, а их потомство осенью возвращается на юг зимовать. Путь бабочек пролегает частично вдоль побережья, частично - над однообразными, лишенными ориентиров прериями. Медоносная пчела летает на фуражировку в радиусе до 5 км от улья. За сотни метров уходят от своих гнезд пустынные муравьи Cataglyphis, вынужденные находить путь назад исключительно по небесному компасу.

Какие же непосредственные наблюдения и факты доказывают "штурманское искусство" насекомых, их умение вносить поправку к курсу на движение солнца по небосводу?

В одном из опытов К. Фриша наблюдаемый улей сначала стоял у озера и группа меченых пчел несколько дней подряд кормилась на противоположном берегу на столике, стоящем на 200 м западнее улья. Однажды утром перевезли улей в другое незнакомое пчелам место, где по четырем сторонам горизонта на расстоянии 200 м от улья были выставлены такие же столики с приманкой, возле которых дежурили наблюдатели. Оказалось, что пчелы полетели только к западному столику, не взирая на то, что солнце стояло на юго-востоке, а не на западе, как во время последней кормежки у озера.

М. Линдауер провел еще более эффектный опыт. В тропической зоне, в т. Перадении (Шри Ланка), он приучил пчел находить приманку в полуденное время к северу от улья (рис. 70). В ночь с 23-го на 24-е апреля он вместе с ульем перелетел на самолете севернее, в г. Пуну (Индия). В полдень 24-го апреля солнце проходит через зенит на широте как раз между названными городами, но в Перадении оно видно на севере, а в Пуне - под тем же углом на юге. Как же это отразилось на ориентации пчел, привыкших в полдень летать за пищей на север, т. е. в направлении на солнце? В Пуне они также устремились прямо ,на солнце, но это соответствовало направлению на юг. Опыт, как и предыдущий, убедительно доказывает умение пчел ориентироваться по солнцу.

Возвращаясь из Перадении на родину, М. Линдауер захватил с собой пчел в Мюнхен. Тем самым пчелы оказались неожиданно переброшенными по долготе на 69° западнее, и их внутренние "часы" показывали на 4,5 часа больше местного мюнхенского времени, т. е. пчелиные "часы" не были согласованы с положением солнца на небосводе для долготы Мюнхена. Соответствующие опыты показали, что первое время перевезенные пчелы ориентировались только по наземным вехам, а не по солнцу. Из других опытов также следует, что воспитанные при искусственном освещении пчелы, попав в естественную обстановку, сразу не могут пользоваться солнцем как компасом. Для этого они должны в течение нескольких дней наблюдать суточный ход светила, чтобы "поставить" свои "часы" по местному солнечному времени: синхронизировать их с положением солнца на небосводе в данном пункте.

Рис. 70. Годичный путь полуденного положения солнца на небосводе (по Мазохину-Поршнякову, 1965). Слева наверху - положение солнца относительно городов Перадеиия и Пуна 24-го апреля в 12 ч по местному солнечному времени. Стрелкой вверх показано направление, в котором пчелы искали приманку в Перадении. Стрелкой вниз обозначено направление, в котором они полетели на поиск приманки в Пуне (по данным опытов Lindauer, 1957)

Неудивительно, что пчелы северного полушария, перевезенные в Бразилию более четырех веков тому назад, дали начало местным расам, которые привыкли компенсировать движение солнца против часовой стрелки. Они приспособились к тому, что в южном полушарии солнце движется справа налево и днем стоит на севере. Более того, те семьи пчел, которые обитают в пределах тропического пояса - между тропиками Рака и Козерога, - должны два раза в год перестраиваться в этом отношении, так как в течение года полуденное положение солнца дважды пересекает небесный экватор (см. рис. 70).

Рис. 71. Схема синхронизации 'часов' медоносной пчелы Apis mellifera (слева) и клопа Velia caprai (справа) с движением солнца (по Мазохину-Поршнякову, 1961). Схема дана для периодов равноденствия, когда солнце восходит в 6 ч и заходит в 18 ч по местному солнечному времени. 1,2 - направление хода 'часов' животного днем и ночью

Насколько полно синхронизированы "часы" пчел с движением солнца, видно из следующих опытов М. Линдауера. Известно, что пчела-разведчица, вернувшись в улей, указывает направление к обнаруженному дуплу для поселения роя с помощью виляющего "танца", строго ориентированного по отношению к солнцу через геоменотаксический угол. Однажды экспериментатор побудил пчелу-разведчицу, которая накануне нашла место для поселения роя, танцевать ночью... и она указала правильное направление. Знакомства с дневной частью солнечной орбиты оказалось достаточным, чтобы пчела экстраполировала ночной путь светила под горизонтом по своим внутренним "часам" (рис. 71).

В других экспериментах того же автора пчелы, наблюдавшие в своей жизни только нисходящую четверть солнечной орбиты (до полудня улей содержали в темном помещении), утром искали приманку на незнакомой местности, куда их перевезли накануне, в том же направлении, что и в период послеполуденных тренировок.

Среди одиночных насекомых астрономическая ориентация подробно изучена у водяного клопа Velia caprai. Было замечено, что клопы одного из водоемов г. Ф,райбурга (ФРГ), если их потревожить на берегу, убегают всегда на юг, что соответствует направлению на водное пространство. Точно к югу убегают они в любое время дня, ориентируясь, как оказалось, по солнцу и поляризации света неба и учитывая при этом суточный ход светила. В комнате потревоженные клопы убегают тоже в определенном направлении по отношению к лампе, которую они, очевидно, принимают за солнце. Аналогично ведут себя они и ночью, если горит лампа. В ходе этих наблюдений было установлено, что величина угла ориентации по отношению к солнцу (лампе) изменяется в течение суток, но не так, как у медоносной пчелы. В полдень и в полночь этот угол равен нулю - насекомые бегут прямо к лампе, от полудня до заката он увеличивается с правой стороны насекомого, а после заката и до полуночи уменьшается. Наконец, от полуночи до восхода угол ориентации увеличивается с левой стороны насекомого, а затем вплоть до полудня уменьшается. Из этого следует, что "часы" водяных клопов, управляющие изменением ориентационного угла, ночью идут в направлении, противоположном дневному. Ночью по "часам" клопов солнце движется вспять: с запада через юг на восток. Подобные "часы" обнаружены у других членистоногих: пауков, ракообразных, которые также могут ориентироваться по небесному компасу и компенсировать суточный ход солнца (см. рис. 71).