У рыб легко вырабатываются условные рефлексы. Их можно научить подплывать к определенному месту по световому сигналу.
В опытах Розина и Майера золотые рыбки поддерживали постоянную температуру воды в аквариуме, приводя в действие специальный клапан. Они достаточно точно удерживали температуру воды на уровне 34 °C.
Как и у беспозвоночных, в основе размножения рыб лежит принцип большого потомства. Сельдь ежегодно откладывает сотни тысяч мелких икринок и не заботится о них.
Но есть рыбы, которые ухаживают за молодняком. Самка Tilapia natalensis держит икру во рту, пока из нее не вылупятся мальки. Некоторое время мальки держатся стайкой около матери и в случае опасности прячутся у нее во рту.
Выхаживание мальков у рыб может быть достаточно сложным. Например, самец колюшки строит гнездо, а когда самка отложит в это гнездо икру, он плавниками гонит воду в это гнездо для вентиляции икры.
Большой проблемой для мальков является узнавание родителей. Цихлидовые рыбки считают своим родителем любой медленно движущийся предмет. Они выстраиваются сзади и плавают за ним следом.
Некоторые виды рыб живут стаями. В стае нет иерархии и явно выраженного вожака. Обычно группа рыб выбивается из стаи, а затем вся стая следует за ними. Если отдельная рыбка вырвется из стаи, то она тут же возвращается. За стайное поведение у рыб отвечает передний мозг. Эрих фон Хольст удалял у речного гольяна передний мозг. После этого гольян плавал и питался как обычно, за исключением того, что у него отсутствовала боязнь вырваться из стаи. Гольян плыл туда, куда он хотел, не оглядываясь на своих сородичей. В результате он стал вожаком стаи. Вся стая считала его очень умным и неотступно следовала за ним.
Кроме того, передний мозг дает возможность рыбам образовывать имитационный рефлекс. Опыты Э. Ш. Айрапетьянца и В. В. Герасимова показали, что если в стае одна из рыб проявляет оборонительную реакцию, то другие рыбы подражают ей. Удаление переднего мозга прекращает образование имитационного рефлекса. У нестайных рыб имитационного рефлекса нет.
У рыб появляется сон. Некоторые рыбы для того, чтобы вздремнуть, даже ложатся на дно.
В целом, мозг рыб хотя и демонстрирует хорошие врожденные способности, к обучению способен мало. Поведение двух рыб одного вида практически совпадает.
Мозг земноводных и рептилий претерпел незначительные изменения по сравнению с рыбами. В основном, отличия связаны с улучшением органов чувств. Существенные изменения в мозге произошли только у теплокровных.
Появление теплокровных
Холоднокровные животные подвержены прямому влиянию внешней среды. По мере снижения температуры их активность падает. Скорость физиологических процессов с участием белков максимальна при температуре 3538 °C. При понижении температуры скорость снижается, а при повышении начинается распад белковых структур.
Холоднокровные животные пытаются приблизить температуру тела к этой величине. Змеи отыскивают участки земли, нагретые солнцем. Пчелы поддерживают температуру в улье за счет вентиляции или испарения приносимой в улей воды. Но в любом случае эти усилия существенно подавляются колебаниями температуры окружающего воздуха. И при наступлении зимы холоднокровные животные впадают в спячку.
Для избавления от оков температуры необходима внутренняя терморегуляция. Она появилась у птиц и млекопитающих.
Теплокровные появились в самом начале кайнозойской эры, 65 миллионов лет назад, и стали быстро эволюционировать. Независимость от температуры внешней среды позволила им проникнуть в самые сложные области обитания. Сейчас они населяют все климатические пояса Земли: от знойных пустынь до зон вечной мерзлоты. Императорские пингвины сохраняют тепло своего тела даже в Антарктиде, где морозы достигают 60 °C.
В кайнозое появились и первые приматы, наши далекие предки, которые были маленькими зверьками, похожими на землероек.
Теплокровие требует хорошего аппетита. Например, лев съедает количество пищи, равное собственному весу, за неделю, а холоднокровному комодскому дракону (крупная ящерица) необходимо для этого питаться около двух месяцев. Большая синица за сутки съедает такую массу насекомых, которая равна весу ее тела.
Другая особенность теплокровных животных связана с размерами. Чем больше животное, тем меньше оно теряет тепла, так как отношение поверхности тела к объему снижается с увеличением размеров.
В результате теплокровные животные по сравнению с червями, муравьями и пчеламиэто большие и вечноголодные животные. Им нужно постоянно искать себе пищу, а большое тело требует хорошего управления.
Особое значение у теплокровных животных имеет воспитание потомства. Детеныши теплокровных животных не могут сразу находить требуемое количество пищи, их нужно не только защищать, но и кормить.
Поэтому мозг теплокровных животных стал быстро развиваться и вплотную приблизился к тому рубежу, через который перешел только человек.
Головной мозг птиц
Птицы легко ориентируются на всей поверхности Земли. Каменка, вылупившаяся из яйца в Северной Гренландии, может одна найти дорогу к зимовке на юге Западной Африки. Каждую зиму кроншнепы пролетают около 9 тысяч километров от Аляски до крохотных островков в Тихом океане. Арктическая крачка (рис. 10) каждый год летает из Арктики в Антарктиду и назад. За это путешествие она преодолевает около 40 тысяч километров.
Рис. 10. Арктическая крачка
Такой навык к ориентированию сочетает в себе врожденные способности и обучение. Скворцы с берегов Балтики летят в Англию. Врожденным является полет в юго-западном направлении. Если молодых скворцов выпустить в Швейцарии, то они полетят на юго-запад в Испанию. А вот взрослые скворцы, выпущенные в Швейцарии, летят сразу в Англию, то есть они уже имеют внутреннюю карту территории.
Птицы заботятся о своем потомстве и выкармливают птенцов. Это не такое простое дело. Длиннохвостая синица приносит корм птенцам до 450 раз в день.
Птицы не только заботятся о своем потомстве, но и обучают его. Обучение состоит не в простом показе «делай как я», а в настоящем активном обучении, которое может длиться месяцами и имеет логичную и стройную систему уроков, заканчивающуюся выпускным экзаменом.
Орлы-беркуты (рис. 11) сначала кормят своих птенцов только печенью зайца, которую мать рвет на мелкие куски. Когда птенец подрастает, мать дает ему целую печень. Птенец учится самостоятельно разрывать ее. Дальше мать приносит ему полностью обглоданный скелет зайца, внутри которого остается одна печень. Птенец должен извлечь печень самостоятельно и запомнить, где она находится.
Рис. 11. Беркут
Уроки становятся все более сложными, пока птенец сам не научится разделывать добычу. На следующем «курсе» птенец обучается правильному полету. Когда же он научится летать, родители начинают его учить охотиться. Для этого опять поэтапно птенец учится выслеживать добычу, догонять уже загнанную и обессилевшую дичь и, наконец, добивать ее.
Наконец, наступает время экзамена. Родители берут птенца на охоту, но уже не учат его охотиться, а просто следят за ним. Молодой беркут должен сам поймать добычу. Если у него это не получается, то родители помогают отыскивать зверьков, но сами в процесс охоты не вмешиваются, пока «экзамен» не будет сдан успешно.
Некоторые умения у птиц являются врожденными. Молодые голуби, которым не давали летать, позже летали ничуть не хуже других своих сверстников.
Но большинство действий требует обучения. Если на колонию чаек нападает хищник, и стая с тревожными криками взмывает в воздух, молодой птенец затаивается. Через некоторое время в такой же ситуации он тоже начинает кричать и взмахивать крыльями. А затем, как и взрослые чайки, бросается на врага.
Существенную роль в жизни птиц имеют пение и звуковые сигналы. С помощью пения самцы обозначают территорию и привлекают самок.
Для общения птицы применяют набор условных криков. Например, куры используют четыре вида сигналов об опасности, которые можно назвать так: «опасность близко», «опасность вдалеке», «опасностьчеловек» и «опасностькоршун».
Если чайка найдет немного еды, то она съест ее молча, стараясь не привлекать внимания, чтобы не отняли. Когда еды много, то, еще даже не приступая к еде, чайка оповещает всех об этом.
Стая диких гусей взлетает только после того, как все птицы договорятся. Для этого одна из птиц подает клич: «Летим!» Если этот клич подхватывает другие, то скоро вся стая кричит: «Летим! Летим!» и взлетает. Если на крик птицы никто не ответил, то она замолкает.
У птиц появляется уважение к старшим. Крик молодой галки об опасности обычно игнорируется. Если же сигнал опасности издаст опытная галка, то все птицы мгновенно взлетают и обращаются в бегство.
Поведение птиц определяется сочетанием «встроенных» программ поведения и программ, приобретенных в процессе обучения.
Птица, выращенная в изоляции, легко выполняет сложные действия типа строительства гнезда или ухаживания за самкой. Но многие способности птиц проявляются только при наличии особого сочетания стимулов.
У птиц также важную роль играет импринтинг. В определенный момент развития мозг птенца становится готов к восприятию образа матери. Вылупившийся гусенок импринтирует первого, кого он увидит, как свою мать, а затем повсюду следует за ней. Механизм импринта заключается в том, что специальный стимул вызывает образование рефлексной сети, которая сохраняется на всю жизнь.
Если в момент готовности к импринтингу не оказывается рядом матери-гусыни, то импринт образуется на любой движущийся предмет. Конрад Лоренц описал случай, когда гусенок импринтировал шарик для пинг-понга и повсюду следовал за ним. Другой гусенок импринтировал самого доктора Лоренца.
Импринт уже не меняется, и впоследствии гусенку можно предъявлять настоящую мать, но он ее не сочтет матерью.
Импринтингэто очень важная вещь для подстройки к внешнему миру. Природа оставляет маневр для развития мозга в определенном направлении, а не помещает его в строгие рамки врожденных инстинктов. В результате животное существенно лучше приспосабливается к внешней среде, так как развивает только те способности, которые необходимы в реальной обстановке.
Импринт возможен только в определенное время. У вылупившегося гусенкаобычно в течение нескольких часов после вылупления. Если в этот момент никого похожего на мать так и не появится, то способность к импринту пропадает, и больше гусенок никого матерью признавать не будет.
Импринты сопровождают весь период взросления птенца. Зяблик научится петь только в том случае, если в определенный момент взросления услышит песни взрослых птиц. Если же в этот момент пения не было, то петь он уже не научится.
И наоборот, если птенец услышит в этот момент более сложную песню, то научится петь лучше, чем представители своего вида. Тинберген описал случай, когда птенец снегиря воспитывался в обществе канареек. Этот снегирь научился петь песни канареек, а затем даже научил этим песням своего внука.
Это показывает, что природа решила к инстинктивным способностям добавить импринты для более точной подстройки под реалии внешнего мира.
По принципу импринтинга развиваются и сексуальные предпочтения. В одном эксперименте Лоренц стал объектом сексуального внимания галки. В ритуал ухаживания галок входит засовывание червей в клюв любимому. Лоренц об этом узнал, когда спал на лужайке. Когда он отказался от лакомства, то галка засунула червяка в ухо Лоренцу.
Импринты имеют большое значение и для человека. Многие способности, например способность к овладению языку, развиваются по принципу импринтинга. Маленький ребенок легко овладевает языком или несколькими языками в возрасте от двух до пяти лет. Взрослому для этого приходится уже прилагать массу усилий. Если же ребенок в этом возрасте не услышит человеческой речи, то полноценно говорить он уже не сможет.
Птицы умеют считать. Например, в экспериментах над сойками удалось добиться, чтобы сойки клевали по два зернышка из коробочек с черными крышками и по трииз коробочек с зелеными крышками. Самые способные могли считать до пяти зернышек.
Птицы начинают ценить красоту. Само понятие красоты появляется еще у насекомых. Предназначение восприятия красоты в том, чтобы сразу оценить гармоничность сочетания всех качеств партнера. У большинства насекомых поиск партнера производится на основе химических веществ, поэтому красота насекомым не особо нужна. Но у одного вида стрекоз ухаживание построено именно на зрительной стимуляции. Поэтому эта стрекоза выглядит столь эффектно, что даже получила название «красотка-девушка» (Calopteryx virgo) (рис. 12).
Рис. 12. Стрекоза Calopteryx virgo
Развитый мозг птиц вывел чувство красоты на первый план. Брачное поведение птиц во многом определяется красотой ухаживания.
Изначально пение птиц предназначалось для обозначения территории. Но развитие пения, появление рулад, подражание пению других птиц появилось как продолжение эстетического чувства.
В таком же направлении развивались танцы у журавлей. Истоки журавлиного танца состоят в демонстрации силы и возможностей самца. Журавль сначала принимает угрожающую позу по отношению к самке, но затем обращает ее на другой предмет. Как заметил Лоренц, этот танец можно перевести так: «Я могуч и ужасенно я не против тебя, а против вон того, того и того». Но танцевать журавлям понравилось, и они могут это делать просто от хорошего настроения. Журавли танцуют парами, иногда совершают танцевальный полет и затем продолжают танцевать. А иногда они начинают танцевать всей стаей.
Гармония совместных действий позволяет лучше согласовывать поведение. У императорских пингвинов самец и самка насиживают яйца по очереди в складках кожи. Передача яйцаэто опасная операция, требующая согласования. Поэтому выглядит она так. Когда самец хочет получить у самки яйцо для насиживания, он подходит к ней и кланяется. Она кланяется в ответ. Затем они поют дуэтом, и самка передает яйцо.
Красота позволяет сделать процесс ухаживания более быстрым. Павлин раскрывает хвост из 200 перьев, каждое из которых украшено красным глазком. Самка просто замирает от такого зрелища и влюбляется с первого взгляда, что сильно экономит время.
У фазанов хвост не столь впечатляющ, поэтому они используют флирт. Самец распускает свой хвост перед самкой. Только самка в восторге начинает любоваться этим зрелищем, как самец сворачивает хвост и поворачивается к самке задом. Самка в растерянности. Самец, оставаясь стоять задом, опять распускает хвост. Самка понимает, что может увидеть хвост во всей красе спереди, и оббегает самца. Самец, довольный произведенным эффектом, выдерживает паузу, а потом опять поворачивается на 180 градусов. Самка опять бежит по кругу.
Птицы-шалашники решили, что к себе привлекать внимание не стоит, поэтому сами имеют невзрачную серую внешность. А самок они привлекают своим архитектурным искусством.
Шалашники строят из веток шалаши высотой до 23 метров и украшают их мхом. Перед шалашом они разбрасывают дикие розы и посыпают их яркими плодами. Потом шалашник начинает петь и привлекать самку. Самка подходит к шалашу и останавливается. Самец начинает демонстрировать самке украшения: он берет их клювом и протягивает. При этом старается выбирать предметы под цвет оперения или цвет глаз своей любимой. Если самке понравится шалаш и украшения, то она остается. Если она уходит, то шалашник старается найти еще более красивые предметы для своей коллекции. У одного шалашника в шалаше даже были настоящие бриллианты.
У птиц происходит отделение влюбленности от половых отношений. Серые гуси могут иметь платонические отношения. Они гуляют вместе и поют дуэтом. У этологов такое поведение получило название «бездетное содружество». В то же время они могут иметь половые отношения с другими гусями. И наоборот, молодые гуси могут неоднократно совокупляться, но не образовать пары.
Также у птиц появляются гомосексуальные браки, прочность которых не уступает гетеросексуальным. Лоренц описывает случай, когда он насильственно разорвал брачный союз двух гусаков, услав одного из них в другую колонию. Гусаки были в трауре почти целый год. Потом они все-таки подыскали себе гусынь и стали выращивать птенцов. Но когда гусаков опять соединили, они побросали свои семьи и вновь образовали пару.