Каждому свое время

           Пронаблюдать, как животные пользуются своими биологическими часами можно и, не зная, в каком из органов зверька находятся его часы. В самом деле, миллионы людей носят часы на руке, но починять их несут к часовщикам. Никому не придет в голову, что часы можно покупать и носить, только досконально разобравшись в их механизме.

В этой главе мы расскажем, как один из вопросов хронобиологии решали ребята.

Однажды юннаты Новосибирского зоопарка готовились принять участие в работах лаборатории экологии Биологического института СО АН СССР (ныне Институт экологии и систематики СО РАН) на полевом стационаре в окрестностях села Ровенское Новосибирской области Каргатского района. Нужно заметить, что уже много лет и в настоящее время зоопарковские молодые натуралисты летом участвуют в полевых исследованиях научных институтов. Сотрудники лаборатории много рассказывали ребятам о биологических часах, и юннаты решили пронаблюдать, как животные пользуются этими часами. Это ведь можно проделать и, не зная, в каком из органов зверька находятся его часы. В самом деле, миллионы людей носят часы на руке, но починять их несут к часовщикам. Никому не придет в голову, что часы можно покупать и носить, только досконально разобравшись в их механизме. Итак, юннаты выбрали увлекательную, но малоизученную проблему хронобиологии – как животные, живущие на одной территории, делят между собой время суток.

В зоопарке это выяснить трудно – собраны там звери из разных стран, причем по 1 – 2 представителя каждого вида. Соберешься, к примеру, описать режим дня у льва, но ведь это режим одного льва. А вдруг у него какое-нибудь нарушение распорядка дня? А его сородичи в других зоопарках и в африканских саваннах имеют совсем другие ритмы. С общего согласия юннаты решили заменить львов мышами.

Грызунов много. Живут они в полях и лесах под Новосибирском. Различить многочисленные виды мелких грызунов не легко. Все они имеют сходные размеры, населяют одни и те же поля, внешне очень похожи, питаются примерно одними растениями и роют почти неразличимые норы. На лугу они вытаптывают сложную сеть дорожек, по которым бегают сообща. При всем этом они не испытывают друг к другу теплых чувств. Так, полевая мышь служит изрядной помехой пашенной полевке, встречаясь с ней на тропке или в местах кормежки. Здесь может и драка случиться. Если же принять во внимание, что таких зверьков 10 – 12 видов и в каждом изрядно особей, а жить приходится на одной поляне, то им нужно строить свой режим так, чтобы не мешать друг другу. Мало того, необходимо еще жить так, чтобы не съели. Сов, коршунов и куниц в этих местах обитает достаточно. Можно себе представить, как трудна жизнь мыши, как точно приходится ей планировать «рабочий день».

Часть юннатов пожелала проводить наблюдения в вольерах. Для начала соорудили несколько больших деревянных ящиков, открытых сверху. Ловцы отправились в поля около Академгородка. К зиме мелкие грызуны собираются во множестве в основании копен соломы, оставленных на полях. В земле они делают свои норки, а в соломе прогрызают и протаптывают ходы. Получается целый мышиный городок. Разрушив несколько таких копешек, ребята стали обладателями трех узкочерепных полевок, двух полевых мышей и одной мыши-малютки. Зверьков привезли в зоопарк и разместили в ящиках.

Наблюдатели устроились на стульях, каждый у своего ящика, и начали вести записи. В первый день, когда сравнили между собой все записи, получилась одна, общая для всех мышей. Коротко перечислим ее основные положения.

Грызун, оказавшись в незнакомой обстановке, прежде всего, ищет укрытие. Когда зверек движется по дну ящика, он избегает открытого пространства, предпочитая бегать вдоль стенок.

Прикосновения наблюдателей к стенкам ящика, громкий шепот и шелест бумаги пугают зверька.

Из всего этого следует, что подсмотреть жизнь грызуна даже в неволе трудно. Это можно сделать при одном условии – зверек не должен видеть и чувствовать наблюдателя. Скоро ребята научились различать грызунов по поведению, да и внешне мыши оказались совсем разные.

Дальше юннаты начали подробно изучать историю исследования биологических ритмов и придумывать возможности использования для своих задач того, что уже открыто учеными. Конечно, они обратили внимание на опыты с обрезанием хвостов у мышей, а также на опыты содержания животных в условиях постоянного освещения. Многие опыты ребята повторяли и старались изобрести новые.

Свои вольеры юннаты усовершенствовали, сделали стеклянные ящики, установили их на стенд и отгородили друг от друга жестяными стенками. Наловили десяток разных видов грызунов и разместили с возможными удобствами. Каждому зверьку дали его любимый природный корм, поставили поилки с водой и положили по небольшому куску пакли для гнезда. Так ребята организовали настоящую лабораторию, где и занялись изучением ритмов у грызунов различных видов.

Другая большая группа юннатов предпочла наблюдать грызунов в естественной среде. Ребята приехали на полевой стационар института. Лагерь разбили в Каргатском районе Новосибирской области. Решено было искать мышиные норы и наблюдать, когда зверек выходит и заходит туда. В первый же день ребята нашли норку и установили дежурство. Каждому пришлось сидеть на пеньке по два часа в десяти метрах от норы (зверька нельзя пугать!) и наблюдать за норкой. После 12 часов бдения результаты были следующие. Во-первых, все устали и проголодались; во-вторых, наблюдателей и сочувствующих почти съели комары; в-третьих... одна самая прилежная и самая маленькая исследовательница была убеждена, что у норы кто-то мелькнул.

Исследование зашло в тупик. Стали совещаться. Было известно, что зоологи ставят на норы грызунов миниатюрные приборы-самописцы. Один раз в сутки приходит наблюдатель и заменяет ленту, «исписанную» зверьком. Не попробовать ли этот путь? Все согласились, что лучше приходить к поре один раз, чем сидеть там круглосуточно. Пришлось только усовершенствовать самописец.

Решение было найдено замечательное. На норки, вертикально выходящие из почвы, кладутся закопченные кружки бумаги с дыркой, равной входному отверстию норы. Так что выход из норки остается открытым. Зверек при выходе будет оставлять след на закопченной поверхности. Если бумажки менять ежечасно, то можно узнать, когда и как часто он покидает нору. В случае учета разных грызунов нетрудно определить, одновременно ли выходят они из нор, а если нет, то выяснить, как они чередуются во времени.

Прошла неделя. Записей накопилось много, но и сомнений достаточно. Во-первых, этот метод позволил только определить, да и то с большой погрешностью, как часто зверек выходил из своей норы и возвращался. Но, во-первых, следы могут быть проложены в разных направлениях, могут накладываться друг на друга. Во-вторых, появляются отпечатки лап совсем других животных, по своим надобностям подходивших к этой норе. И, наконец, грызуны могут быть вполне жизнедеятельны в самой норе: прорывать новые ходы, посещать кладовые, в проходах норы могут бегать и играть молодые зверьки. А всю эту деятельность приходится относить в графу «неактивность». Между тем зверек, покинувший норку, вполне способен пойти в другую (а она не отмечена!) и там проспать несколько часов. Его же по следам на кружке сочтут вполне активным.

Все эти огрехи метода известны экологам, тем не менее, работа с самописцами у нор остается одной из самой популярных. Но юннаты не соглашались проводить столь несовершенное исследование. Решили вернуться к непосредственным наблюдениям у нор, безо всяких самописцев. План был прост. Среди грызунов Новосибирской области есть два довольно доступных для наблюдений вида. Зверьки эти крупные, и трудно себе представить, чтобы кто-либо из грызунов помельче согласился посетить их нору. Это – водяная полевка, живущая в болоте, и обыкновенный хомяк – житель остепненных участков. Оба вида имеют крупные норы, вблизи их и устроили молодые зоологи свои пункты круглосуточного наблюдения. Кстати, о причинах неприкосновенности жилищ этих грызунов ребята знали из трагического опыта. Как-то пойманного хомяка пришлось устраивать в ящик ночью в темноте. Утром обнаружили, что в этом ящике жили мышовки. За ночь хомяк переловил их и, разорвав на мелкие кусочки, аккуратно сложил в углу запасы мяса.

Итак, наблюдения на норах двух видах грызунов и описание их суточных ритмов активности  по количеству входов и выходов зверьков из своих нор, проводилось почти все лето. К осени ребята собрали большой материал. Они первыми обнаружили и доказали количественно, что хомяк и водяная полевка имеют разные ритмы активности, поэтому встречи этих животных между собой в природе почти исключены. Кроме того, наблюдая хомячьи семьи у нор, ребята описали игровое поведение молодых хомячат. До сих пор так называемое игровое поведение было описано и проанализировано лишь в очень немногих работах ученых.

В конце зимы юннаты докладывали результаты своих исследований на конференции в Академгородке и получили высокую оценку своих работ у специалистов-биологов. В дальнейшем многие из них продолжили хронобиологические исследования, но для этого им пришлось окончить Томский госуниверситет.

Еще одна группа молодых натуралистов из Новосибирского зоопарка проводила изучение суточных ритмов, но уже на других объектах. Экспедиционный отряд стоял в Коломенской пойме реки Оби, на краю практически исчезнувшего села Кузурова. Здесь наряду с другими работами шло изучение суточных ритмов очень интересной и древней амфибии – сибирского углозуба. Это животное одно из немногих оставшихся от фауны ледникового периода. Вел работы весьма известный сибирский герпетолог О.В. Григорьев. Конечно, каждый углозуб был большой биологической ценностью да вот беда – поселок брошенный, лаборатория – старый сарай: электричество отсутствует. Работы шли круглосуточно» по ночам - при свете керосиновых ламп, для которых ребята придумали жестяные отражатели. Конечно, один из испытуемых сбежал и, конечно, это был самый ценный экземпляр – здоровенный взрослый самец.

Первый испуг наблюдателей сменился горем. Горевали и о потере ценного животного, и о неполноценности имеющейся записи его поведения. Коротенькую запись, бесполезно обрабатывать, потому что выборка не представительная. Руководитель же вместо того, чтобы ругать растяп, как это и положено наставнику, только подсмеивался. Собрав ребят, он спросил:

– Зачем мы проводим все эти наблюдения?

– Чтобы узнать, как устроен видовой ритм активности углозубов, – без запинки ответили наблюдатели.

– А что разве в вольере ритм не такой как в природной обстановке? – допытывался Олег Викторович.

– Наверно такой же – не очень бодро отвечали работники.

– Ну, так чего же вы печалуетесь? Используйте результаты, которые вы уже получили. Вот и найдете беглеца, – посоветовал руководитель.

Эта простая идея была немедленно реализована. Записи полученных наблюдений были вынесены на суточную шкалу времени, и суммированы по всем особям. Выяснилось, что наибольшая двигательная активность у сибирского углозуба в это время года и в этой местности наблюдается в темное время суток, но у всех животных есть заметный подъем двигательной активности примерно в 18 часов. В 17 часов три самых зорких юнната сидели, не дыша, в сарае-лаборатории, и непрерывно вертели головами, всматриваясь в углы и закоулки. В 17 часов 50 минут в вольерах заползали углозубы, а из-под скамейки, стоящей у входа в лабораторию не спеша, выбрался беглый самец и побрел по своим делам. Конечно, он был тут же изловлен и водворен в родной вольер. Наблюдения продолжились.

Ребята проводили свои работы максимально щадящим для природы и ее объектов способом. Они только смотрели и старались оставаться при этом незаметными. Но есть и другие варианты исследований, кроме визуальных. В научной практике существует еще и эксперимент. Его смысл в том, чтобы задать природе интересующий ученого вопрос, получить на него ответ, а затем уже над этим ответом поразмышлять. Эксперимент – это всегда вмешательство в природный процесс, его изменение, с тем, чтобы прогнозировать, как процесс пойдет дальше. Наиболее активный эксперимент – разрушительный. Порвать связи и увидеть их восстановление (или не увидеть), разрушить систему, затем выяснить способы ее восстановления, а, проделав это много раз, установить его принципы. Экспериментальному методу ученые традиционно отдают предпочтение, как более действенному и результативному. Важно аккуратно провести опыт, чтобы разрушение не стало необратимым.

Лев Ердаков