Что знает рыба

Благодаря боковой линии рыбы, плавающие близко друг к другу, фактически находятся в физическом контакте[204]; передача сигналов между ними сопоставима с передачей визуальной информации[205] и вызывает формирование гидродинамических образов. Именно способность формировать последние позволяет слепым пещерным рыбам обнаруживать неподвижные объекты вроде камней и кораллов по искажению обычно симметричного фонового потока, который окружает рыбу в открытой воде. Слепые пещерные рыбы способны создавать когнитивные карты[206] – это навык, очень полезный для плавания существ, лишенных приспособлений для зрительной ориентации.

В настоящее время известно, что латерализация[207] мозговых функций широко распространена среди рыб, и эти умные маленькие рыбки также используют свою боковую линию несимметрично, сталкиваясь с незнакомыми предметами. Когда в аквариуме у середины одной из стенок поместили новый пластмассовый ориентир, слепые пещерные рыбы предпочитали проплывать мимо него, задействуя боковую линию на правой стороне тела. Это предпочтение исчезло через несколько часов, когда рыбы познакомились с новым ориентиром и потому чувствовали себя комфортно. Поскольку зрительная система и боковая линия работают у рыб независимо[208], данный результат позволяет предположить, что латерализация мозга – давно устоявшееся явление. Уже было известно, что рыбы, обладающие зрением, склонны использовать правый глаз в стрессовой ситуации, например при изучении нового (и потому вызывающего страх) объекта.

Как и большинство биологических конструкций, боковая линия несет следы неизбежных компромиссов. Поток воды, возникающий при плавании, воздействует на нейромасты, и этот «фоновый шум» притупляет способность рыбы реагировать на окружающие движения. Эксперименты показывают, что плавающие рыбы отреагируют на движения находящегося неподалеку хищника лишь с половинной вероятностью по сравнению с теми, что стояли на месте[209]. При этом рыба способна обнаруживать искажения фронтальной волны, образующейся перед ее собственным носом, когда она плывет вперед, и таким образом не врезаться в объекты, ставшие для нее невидимыми из-за темноты или прозрачности (как стенка аквариума). К сожалению для рыб, эта система плохо пригодна для обнаружения присутствия рыболовной сети.

Наличие органа чувств, позволяющего вам избегать столкновения со стеной в темноте, весьма полезно, но представьте себе, что вы умеете обнаруживать присутствие чего-либо по другую сторону стены, когда не можете этого увидеть или услышать. Добро пожаловать в мир электрорецепции.

Электрорецепция – это способность животных воспринимать электрические сигналы окружающей среды. Она почти уникальна для рыб; единственные известные исключения – однопроходные млекопитающие (утконосы и ехидны), тараканы и пчелы[210]. Чувствительность к электричеству распространена у акул и скатов[211]. Среди костистых рыб (их 30 000 с лишним видов) более трехсот видов буквально получают заряд жизни, и он, скорее всего, должен быть достаточно ценным в плане адаптивности, потому что эта особенность независимо появлялась у рыб в процессе эволюции по меньшей мере восемь раз. Ее широкое распространение в водных биотопах связано с высокой электропроводностью воды по сравнению с воздухом.

Электрорецепция – это способность к восприятию информации электрической природы. Вероятно, все пластиножаберные рыбы обладают способностью к электрорецепции; они могут обнаруживать электрические раздражители, но не генерируют электричество самостоятельно. Они воспринимают его при помощи сети заполненных гелем пор и каналов, стратегическим образом распределенных по голове. В каналах находятся так называемые ампулы Лоренцини[212], названные в честь Стефано Лоренцини – итальянского врача, который впервые описал их в 1678 году. Отметив скопление черных пятнышек, которые окружают рыло у акул, словно щетина на небритом лице, Лоренцини удалил кожу и обнаружил трубчатые каналы, к которым подходят нервы. Некоторые из этих каналов были толщиной с нити спагетти.

Роль ампул Лоренцини в электрорецепции оставалась недостаточно изученной до 1960 года[213]. Они обнаруживают малейшие изменения электрических полей, вызываемые нервными импульсами других организмов, хорошо распространяющимися в воде. Чувствительность этой системы такова, что простого биения сердца рыбы, прячущейся под 15-сантиметровым слоем песка, может быть достаточно, чтобы выдать ее присутствие голодной акуле или сому[214].

Некоторые костные рыбы активно производят собственные электрические разряды. Без сомнения, вы слышали об электрических угрях. Эти речные жители из Южной Америки могут вырастать до двух с небольшим метров и весить до 20 кг. Они получили свое название за удлиненную форму и не являются настоящими угрями, но принадлежат к семейству гимнотовых. Низковольтные разряды помогают этим рыбам искать дорогу в их мутных биотопах путем распознавания электрических полей, которые отражаются от твердых объектов. Но больше они известны способностью испускать оглушающие добычу электрические разряды напряжением до 600 вольт и больше[215]. Электрические органы располагаются в объединенных в столбики клетках в толще мускулатуры тела. В сложенных столбиком клетках батареи электричество может накапливаться, пока в нем нет необходимости, а затем, если угорь решит им воспользоваться, испускается одномоментно. Это встроенное электрошоковое оружие может использоваться для оглушения или умерщвления добычи, а также для отпугивания нежелательных пришельцев[216].

Сила напряжения разрядов электрических угрей и некоторых других рыб вроде электрических скатов снискала им название сильноэлектрических рыб. Но с моей точки зрения, самый интересный способ применения электричества остается за слабоэлектрическими рыбами, которые используют его для более мирной цели – общения с другими особями своего вида. Большинство этих рыб принадлежит к двум группам: к разнообразным рыбам-слоникам из Африки, получившим свое название за удлиненные, направленные книзу рыла, и к ножетелкам из Южной Америки, названным так за похожую на нож форму тела. Как и многие рыбы, владеющие технологиями невидимости, они населяют мутные воды, которые, вероятно, послужили поводом для адаптации – выработки новых невизуальных способов общения. Они общаются при помощи высокочастотных разрядов электрического органа (РЭО) – до 1000 импульсов в секунду, или до 1 килогерца (кГц); это более чем вдвое превышает частоту импульсов у электрического угря[217].

Они очень умело интерпретируют эти сигналы. Иллюстрация к этому – вид рыб-слоников, который живет в реках и прибрежных бассейнах Западной и Центральной Африки. Когда биологи Штефан Пайнтнер и Бернд Крамер из Института зоологии в Регенсбургском университете (Германия) предложили им искусственные РЭО, рыбы продемонстрировали «поразительную» способность различать разницу во времени импульса вплоть до миллионной доли секунды[218]. Это составляет конкуренцию эхолокации летучих мышей в качестве самой быстрой формы связи в животном мире.

204

Myrberg and Fuiman. Sensory World of Coral Reef Fishes.

205

В отличие от зрения боковая линия работает только на коротких расстояниях. По устройству рецепторов обнаруживается больше сходства со слухом.

206

T. Burt de Perera. Fish Can Encode Order in Their Spatial Map // Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 271 (2004). P. 2131–2134. doi:10.1098/rspb.2004.2867.

207

Л а т е р а л и з а ц и я – явление разделения психических и иных функций по полушариям мозга. – Прим. перев.

208

T. Burt de Perera and V. A. Braithwaite. Laterality in a Non-Visual Sensory Modality – The Lateral Line of Fish // Current Biology 15, no. 7 (2005). P. R241–R242.

209

Brian Palmer. Special Sensors Allow Fish to Dart Away from Potential Theats at the Last Moment // Washington Post, November 26, 2012. URL: www.washingtonpost.com/national/healthscience/special-sensors-allow-fish-to-dart-away-from-potential-theats-at-the-last-moment/2012/11/26/574d0960–3254–11e2-bb9b-288a310849ee_story.html

210

Список видов животных, обладающих электрорецепцией, постоянно расширяется. В частности, это явление известно у круглоротых, у целого ряда хрящевых и костных рыб (около 350 видов), у некоторых хвостатых земноводных (например, у гигантской саламандры и аксолотля) и даже у нескольких млекопитающих: утконос, ехидна и один из видов дельфинов (Sotalia guianensis).

211

Mark E. Nelson. Electric Fish // Current Biology 21, no. 14 (2011). P. R528–R529.

212

R. Douglas Fields. The Shark’s Electric Sense // Scientific American 297 (2007). P. 74–81.

213

R. W. Murray. Electrical Sensitivity of the Ampullae of Lorenzini // Nature 187 (1960). P. 957. doi:10.1038/187957a0.

214

Helfman et al. Diversity of Fishes. 1997.

215

В книге Н. И. Тарасова «Море живет» (изд. 1949) приводится такой любопытный факт: «Подсчитано, что десять тысяч угрей могли бы дать энергию для движения электропоезда, но только в течение нескольких минут, после чего поезду пришлось бы стоять сутки в ожидании, пока угри восстановят свои силы». – Прим. перев.

216

Вы можете спросить, как же этим так называемым сильноэлектрическим рыбам удается избежать нанесения электрошока самим себе. У них есть слои жировой ткани*, которые помогают изолироваться от удара их собственного оружия. Тем не менее иногда и они подергиваются в ответ на собственные удары. – Прим. автора.

* Nelson. Electric Fish.

217

Сейчас уже известны рыбы, у которых частота разрядов достигает 2 кГц.

218

Paintner and Bernd Kramer. Electrosensory Basis for Individual Recognition in a Weakly Electric, Mormyrid Fish, Pollimyrus adspersus (Günther, 1866) // Behavioral Ecology & Sociobiology 55 (2003). P. 197–208. doi:10.1007/s00265–003–0690–4.