Согласно другой теории, птицы могут запомнить, как выглядит «дома» полная дуга, которую солнце описывает на небосводе. Во время перелетов в родные края птицы сравнивают эту дугу с отрезками описываемой солнцем дуги, которые видны в тех местах, где они пролетают. Они летят в таком направлении, чтобы траектория движения солнца приближалась к той, которую они привыкли видеть у себя на родине.
Обе эти теории основаны на наблюдениях и экспериментах, которые проводились с птицами во время их перелетов или вблизи гнезд; однако до сих пор не удалось поставить ни одного опыта, который бы четко показал правильность одной теории и несостоятельность другой. Конечно, имеет смысл рассматривать только те предполагаемые способы навигации птиц, которые теоретически соответствуют возможностям их органов чувств. Обе теории требуют, чтобы птицы могли обнаруживать движение солнца и экстраполировать его положение в разное время суток. Кроме того, они должны обладать способностью определять момент наступления полдня, у них должно быть исключительно точное чувство времени и хорошая память.
По-видимому, все это не выходит за пределы возможностей органов чувств птиц. Известно, что голуби могут обнаруживать перемещения солнца, которое «движется» по небу почти с такой же скоростью, с какой часовая стрелка обходит циферблат часов. Кроме того, птицы могут «рассчитать» траекторию движения различных объектов. Сокол, например, должен уметь в доли секунды определить курс своей быстро летящей жертвы и скорректировать полет таким образом, чтобы настичь ее. По сравнению с движениями этой жертвы движение солнца гораздо проще: оно с постоянной скоростью проходит свой путь, который никогда не меняется.
Способность птиц узнавать время наступления полдня была продемонстрирована на домовых воробьях, которые в естественных условиях в летний период активны 13 ч в сутки. Когда продолжительность светового дня искусственно изменяли, их поведение перестраивалось таким образом, что середина периода активности совпадала с «искусственным полднем». Птицы выявляют свою способность точно чувствовать время и тогда, когда они поют «дуэтом»; при этом песни самца и самки настолько точно сливаются, что их просто невозможно различить. Гонолек (разновидность африканских лесных сорокопутов) издает второй звук своей песни через 0,425 с после первой, и этот интервал никогда не меняется более чем на 0,004 с. Доказательством хорошей памяти птиц может служить всем известная способность голубей возвращаться на свою голубятню даже после восьмилетнего отсутствия. Таким образом, теоретически птицы вполне способны осуществлять навигацию по солнцу; но как именно они это делают, определить очень трудно. Вместе с тем вполне возможно (и никто еще не доказал обратного), что они используют какие-то другие способы навигации. Как корабли держат курс по гироскопическому или магнитному компасу, так и птицы, возможно, способны в ненастную погоду сохранять правильный курс с помощью своих органов равновесия, которые сообщают им о любых изменениях направления полета, или даже за счет восприятия магнитного поля земли.
Двести лет назад доктор Джонстон вполне авторитетно утверждал, что «ласточки, несомненно, спят в течение всей зимы. Множество ласточек, летая по кругу, образуют плотный клубок, а затем все вместе бросаются в воду и лежат всю зиму на дне реки». Считалось также, что кукушки зимой превращаются в ястребов-перепелятников. В наше время вряд ли кто-нибудь поверит, что птицы спят под водой или превращаются в животных других видов; вместе с тем точно доказанная способность птиц осуществлять навигацию во время путешествий на огромные расстояния представляется не менее чудесной.
В жизни людей химические чувства играют очень незначительную роль, и поэтому их трудно изучать; быть может, именно этим объясняется то, что ученые в течение долгого времени не обращали на них внимания. До сих пор мы еще даже точно не знаем, почему «запахи» пахнут; а между тем, как теперь установлено, многие животные живут в мире, где доминируют запахи.
Обоняние — это восприятие находящихся в воздухе химических веществ, которые мы втягиваем в себя при дыхании; следовательно, это дистантное чувство. Очень тесно связанный с обонянием вкус, напротив, чувство контактное: с помощью вкуса мы определяем химическую природу веществ, находящихся в контакте с рецепторами. Однако возможности вкусового анализатора очень невелики, и то, что мы обычно принимаем за вкус пищи, на самом деле в основном является ее запахом. При простуде, когда заложен нос, пища часто кажется безвкусной. Если зажать нос и перестать жевать, очень трудно отличить репу от лука. Нам даны лишь четыре типа чисто вкусовых ощущений; язык человека различает только сладкий, кислый, соленый и горький вкус. Быть может, для сочетания запаха и вкуса больше подходит слово «букет»; однако нельзя забывать, что все эти три термина субъективны; они описывают только наши собственные ощущения, и было бы неправильно применять их к животным.
У насекомых органы химического чувства находятся во рту, на антеннах и даже на ногах, поэтому трудно определить, что они ощущают: запах или вкус пищи. В научной литературе этот вопрос не возникает. Химическое чувство называют хеморецепцией, а соответствующие сенсорные органы — хеморецепторами. Это не очень удачный термин; ведь никому не придет в голову говорить, что мясная муха «воспринимает химические сигналы», когда она ползает по куску мяса. Если вспомнить, что, строго говоря, существует лишь четыре типа вкусовых ощущений, то более уместно считать, что мясные мухи и другие насекомые воспринимают запах пищи.
Вероятно, обоняние возникло у животных раньше всех других чувств. Первые живые организмы, которые плавали в покрывавшем Землю мировом океане (первичном бульоне), должны были обладать способностью как-то реагировать на различные растворенные в воде химические вещества: уплывать прочь от вредных соединений и отыскивать такие, которые служили им пищей. Как теперь установлено, даже бактерии реагируют на химические вещества: они отыскивают среду с подходящими для них концентрациями кислорода и сахара; мы знаем также, что в жизни многих животных — от насекомых до млекопитающих — обоняние играет огромную роль. Животные пользуются обонянием при добывании пищи, обнаружении врагов, для узнавания особей противоположного пола и собственного потомства, в различных ритуалах, предшествующих спариванию. Высказывались даже предположения, что человек вовсе не такой уж «тугоносый», как считалось прежде, и что запахи оказывают влияние на наше эмоциональное поведение.
Изучение обоняния сопряжено с множеством трудностей. Поскольку человек мало пользуется обонянием, у нас нет точных терминов для описания запахов. Такие определения, как «цветочный», «мускусный», «затхлый» достаточно расплывчаты, и разные люди понимают их по-разному. Кроме того, разные люди могут по-разному описывать один и тот же запах. Никакой абсолютной основы для классификации запахов, аналогичной спектру длин волн для цветов или спектру частот для звуков, не существует. Найти такую объективную основу для классификации — цель всех исследований механизма обоняния, поскольку любая теория может считаться доказанной лишь в том случае, если она позволяет делать предсказания. Теория обоняния должна давать возможность предсказывать запах химического вещества на основании других свойств этого вещества.
На протяжении двух последних десятилетий было предложено несколько теорий обоняния. Каждая из этих теорий соответствует тем или иным данным физиологии обоняния, но все они имеют недостатки; необходимы дальнейшие исследования, прежде чем можно будет решить, пригодна ли какая-либо из этих теорий, пусть в модифицированном виде, чтобы объяснить механизм обоняния, или же для этого придется создать совершенно новую теорию. Решение этой проблемы имеет большое значение не только для физиологов, изучающих работу органов чувств. Знание физиологических механизмов обоняния, которое играет очень важную роль в жизни многих животных, необходимо и для того, чтобы исследовать особенности поведения этих животных.
Разработка системы классификации запахов и исследование физиологических механизмов обоняния затрудняются тем, что у нас нет никакой аппаратуры для регистрации и измерения запахов, которую можно было бы сравнить с фотоаппаратом или магнитофоном, используемыми для регистрации изображений или звуков. Имеющийся в настоящее время прибор для регистрации запахов очень громоздок и малочувствителен даже по сравнению с носом человека: ведь наш нос, хотя он и не очень хорошо различает запахи, способен обнаруживать удивительно малые концентрации пахучих веществ — порядка миллионных долей грамма на кубический метр воздуха. Ни один из приборов для химического анализа не обладает подобной чувствительностью; однако некоторые пахучие вещества можно проанализировать, если собрать достаточно большие пробы. Запахи человеческого тела удается проанализировать, помещая человека в герметически закрытый цилиндр, через который пропускают очищенный воздух. Затем «загрязненный» воздух пропускают через какой-нибудь растворитель, улавливающий эти пахучие вещества, и анализируют полученный раствор. Таким путем можно определить различия между запахами тела мужчины и женщины.
