Компьютерра PDA N179 (23.06.2012-29.06.2012) - [10]

Дмитрий Шабанов: Ориентация по внутренней карте

Автор: Дмитрий Шабанов

Опубликовано 28 июня 2012 года

В предыдущей колонке я убеждал читателей, что ключевые этапы становления человека можно рассматривать через призму эволюции создаваемых психикой моделей действительности. Я упомянул, что становление таких моделей помогало управлять движением. Я хочу обсудить такие модели подробнее и обращусь для этого к языку социальных насекомых.

Язык пчёл стал предметом интенсивного изучения со времён Нобелевского лауреата Карла фон Фриша, его последователя Мартина Линдауэра и многих других блестящих исследователей. Одним из открытий этой научной школы было описание виляющего танца пчёл.

Пчела-разведчица, обнаружив в отдалении от улья источник корма, выполняет в темноте улья на вертикально расположенных сотах специфический танец. Она бегает по восьмёрке. Частота виляющих указаний брюшка является мерой расстояния до корма, а угол наклона центральной части восьмёрки относительно вертикали соответствует углу требуемого направления полёта относительно проекции направления на солнце на земную поверхность.

Непонятно? Вот картинка (взято отсюда с изменениями), которая это прояснит.

Когда пчела-разведчица танцует на горизонтальной поверхности (например, на прилётной доске), центральная часть описываемой ею фигуры показывает направление полёта к цели. Если танец выполняется на поверхности сот, отклонение центральной части выписываемой фигуры от вертикали показывает угол между направлением полёта и направлением в сторону солнца.

Фриш утверждал, что пчела-разведчица точно информирует о необходимом направлении полёта других рабочих пчёл. Целая серия более поздних экспериментов показала, что большая часть из "слушательниц" ориентируется не на геометрические указания, а просто на запах корма. Впрочем, кажется, что порядка 10 процентов наблюдательниц танца летит именно туда, куда надо. Можно считать, что это свидетельствует о неэффективности пчелиного языка. Впрочем, как преподаватель со стажем, могу заверить читателей: 10 процентов слушателей, действительно понявших сложные объяснения, – неплохой результат для педагога-человека.

Споры вокруг пчелиных танцев продолжаются, но, кажется, никто не оспаривает сам факт их наличия. Фигуры, которые выписывает во время танца пчела-разведчица, отражают то представление о цели, которое имеется в её надглоточном ганглии (который, по словам Фриша, "меньше просяного зёрнышка"). Кажется, всё-таки некоторые из наблюдателей (и пчёл-соседок по улью, и исследователей-биологов) расшифровывают эти танцы верно.

Почему пчёлы используют в качестве ориентира именно положение солнца? Фасеточный глаз насекомых способен воспринимать плоскость поляризации света, и пчела легко вычисляет положение дневного светила, даже когда оно скрыто за плотными облаками. Но у ориентации по солнцу есть и один существенный недостаток: его диск всё время движется по небу. Иногда пчёлам приходится летать за взятком на значительное расстояние. За время такого полёта солнце изрядно смещается по небу. Что же делать? Пересчитывать направления и углы! Очевидно, что это возможно лишь при наличии внутренних часов.

Обеспечение столь совершенного механизма ориентации - непростая задача. Она требует эффективной обработки данных, связанных с ходом времени и положением в пространстве. Пчёлы – древняя группа, и их механизм ориентации – результат эволюции в течение десятков миллионов лет. Его возникновение оправдано тем, что использование такого механизма контроля полёта намного повышает эффективность питания.

Анализируя поведение пчёл, мы можем кое-что узнать о том, как они работают с моделью пространства. Расскажу об эксперименте, в котором используется нелюбовь пчёл к перелетанию через высокие препятствия. Пчёл заставляли лететь к цели, находившейся за высоким домом. Возможные маршруты показаны на рисунке.

Цель, к которой летят пчёлы, находится за препятствием. Как вы думаете, какой из маршрутов, обозначенных цифрами 1, 2, 3 и 4, они выбирают?

Первый вывод, который можно сделать по результатам этого эксперимента, заключается в том, что пчёлы-разведчицы не сообщают, с какой стороны надо огибать препятствие. Долетев до стены дома, сборщицы нектара поворачивают как придётся – направо или налево. Долетают до края дома и...

В танце разведчицы, который направил их в путь, было закодировано направление на цель и расстояние до неё по прямой. Может, сборщицы возвращаются на ту линию, от которой отклонились? Нет. Они выбирают варианты маршрутов 1 или 4 и летят прямо на цель (с некой ошибкой, следствием погрешностей передачи информации и ориентации на местности).

Разведчица, которая направила их к корму, проделала больший путь, чем расстояние от цели до улья по прямой, но указала в танце всё-таки именно его. Сборщицы установили, где находится цель на внутренней карте, и дальше, отклоняясь от прямого маршрута из-за неописанных препятствий, летят к ней кратчайшим возможным путём. Обратите внимание на треугольник, показанный серым цветом: в своих расчётах пчёлы используют правило, которое мы называем теоремой Пифагора.