Первое наиболее четкое различие между животными и растениями ясно каждому: растения не могут передвигаться, тогда как животные этим свойством обладают. И тем не менее именно движение растений (поворот к солнцу цветов) положило начало науке о простейших движениях животных — тропизмах.

В 1693 году англичанин Джон Рей (который, кстати говоря, первым доказал, что кит — это не рыба) попытался научно обосновать факт, известный еще первобытному человеку: растения тянутся к свету и к нему обращают свои цветы. Повернутые к солнцу стороны стеблей растения, как полагал Джон Рей, замедляют свой рост, а затененные, напротив, растут быстрее. В результате стебель изгибается в сторону солнца. С точки зрения физики факт этот верен. Но истинную причину такого разворота разгадал 150 лет спустя ботаник Декандоль.

Рей считал, что причина изгибания стебля — тепло. А Декандоль доказал, что не тепло, а свет заставляет стебель растения разворачиваться навстречу солнцу. Он дал и название этому феномену: гелиотропизм. И тем положил начало массовому исследованию тропизмов.

Их много всяких и помимо гелиотропизма, и большинство из них имеет отношение к животному царству. Тропизмы бывают положительные и отрицательные, в зависимости от того, куда стремится наделенное ими животное — к источнику раздражения (положительные) или же прочь от него (отрицательные).

Гидротропизм — корни растения изгибаются к более влажным слоям почвы.

Геотропизм — стебель растет вверх, против сил земного притяжения.

Фототропизм — многие растения и животные направляются к свету.

Стереотропизм — животные бегут так, чтобы их вибриссы и другие осязательные органы касались твердых предметов.

Реотропизм — животное старается сохранить свое положение против ветра или течения реки.

Хемотропизм — движения, на которые воздействуют какие-либо химические вещества.

Термотропизм — стремление сохранить свое положение в зоне определенной температуры… Ну и так далее.

С некоторыми тропизмами познакомимся поближе.

Поместим пресноводных гидр в аквариум. Поставим его на окно. Вскоре заметим, что все гидры стронулись с места и медленно направились к свету. Расположились на стекле аквариума, обращенном к окну.

Повернем аквариум противоположной стороной к свету — гидры тотчас совершат микромиграцию, аналогичную той, которую проделали только что: переберутся на стекло аквариума, лучше освещенное.

Это означает, что у гидр положительный фототропизм.

Отрицательный фототропизм у домашних клопов: днем они прячутся где потемнее, а ночью отправляются на поиски пищи.

У другого «кровопийцы» — малярийного комара анофелеса — не простой фототропизм. Он по-разному реагирует на экстремально противоположные факторы: темноту и свет. На последний у него сильный отрицательный фототропизм, а положительный — тоже на свет, но только слабый. Поэтому днем опасаться малярийных комаров нет нужды. Но в сумерки иная картина: малярийные комары в эту пору особенно активны. Ночью они летят на свет комнатной лампы, поэтому необходимо закрывать окна и занавешивать их марлей.

Яркий пример геотропизма показывает плодовая мушка дрозофила. Посадим ее в стеклянную трубку, закрытую с обеих сторон, дрозофила направится в верхний конец пробирки, поставленной вертикально. Перевернем ее другим концом вниз, и муха опять устремится вверх. Таким образом можно «перегонять» ее с места на место многие часы.

Стереотропизм (он же тигмотропизм) замечен у живущих в темноте подземелий крыс, мышей и других грызунов. Длинные и чувствительные «усы» (вибриссы) у них на морде — осязательные органы. Крысы и мыши бегают в темноте обычно вплотную к стене так, чтобы вибриссы ее касались. Ими же определяют и ширину щелей: можно пролезть или нет.

«Форель, живущая в ручьях с быстрым течением, никогда не знает отдыха: днем и ночью вынуждена она трудиться, чтобы не дать течению снести себя. В ветреную погоду птицы и насекомые летают чаще всего против ветра, хотя прекрасно могут летать в любом направлении» (Ян Дембовский).

Такое поведение животных, как мы знаем, называют реотропизмом.

Ярко выраженный термотропизм демонстрируют инфузории. Помещенные в горизонтальную трубку, нагретую у одного конца, скажем, до 40 градусов, а с другого — до 15, они тотчас же собираются в зоне средней температуры: 26–27 градусов.

Интересно поведение некоторых мокриц. Эти родственные ракам животные обитают на суше: под камнями, гниющими стволами деревьев и в других сырых местах. А если попадут туда, где сухо, быстро погибают.

Вот в такой-то микроклимат и поместим их: в сосуд с сухим воздухом. Немедленно все мокрицы придут в движение, не направленное, однако, к какой-либо определенной цели: расползутся в разные стороны. В сосуде с сырым воздухом мокрицы некоторое время тоже ползают нецеленаправленно. Затем скоро успокаиваются и замирают в неподвижности там, где внезапно и без видимой причины закончили свое путешествие.

Наполним один конец сосуда сухим воздухом, а другой — влажным. Как поведут себя мокрицы? Там, где сыро, мокрицы неподвижны, где сухо — беспокойно ползают, но не направляются прямо к сырому месту, как поступили бы животные, обладающие особыми тропизмами. Вскоре, однако, беспорядочные движения в разных направлениях приводят к тому, что большинство мокриц собираются во влажном конце трубки.

Из опыта следует, что мокрицы не обладают определенным тропизмом, а просто, ползая там и сям, случайно находят сырое место и в нем остаются, никуда больше не стремясь. Неудачники, которые после беспорядочных передвижений не находят необходимый им сырой микроклимат, вскоре погибают.

Исходя из ряда подобных опытов, некоторые ученые называют тропизмы направленным движением, а беспорядочные перемещения — ненаправленным.

Не во всех периодах жизни животные обладают постоянными тропизмами. Примером могут служить личинки морских обитателей, которые плотными колониями покрывают прибрежные скалы или песчаные отмели. Тут и некоторые черви, усоногие раки, устрицы и другие двустворчатые моллюски.

Их крохотные личинки свободно плавают в морских просторах, подвергаясь суровым испытаниям: шторм, прибой, отливы и приливы, волны и течения — все это они переносят, казалось бы, с легкостью. Но приходит время превращаться во взрослое животное. Как они находят пригодные для поселения места?

В начале жизни у личинок положительный фототропизм: он заставляет их держаться вблизи поверхности моря, где света больше, затем, перед метаморфозом, фототропизм меняет свой знак на противоположный, и личинка принуждена теперь искать затененные места. Она опускается на дно. Найдет здесь условия, отвечающие и другим ее тропизмам (особый химизм воды и структура почвы), прикрепляется к какому-либо свободному месту и превращается вскоре в усоногого рака, моллюска или червя, навсегда теряющего способность передвигаться.

Тропизмы (или таксисы) как способ ориентации в пространстве в поисках благоприятных условий существования далеко не единственны в своем роде. Есть у живых существ и другие чувства, выполняющие более сложные задания.

Известно, что многих животных природа наделила «солнечным компасом». Птицы, совершающие путешествия в дальние южные края, муравьи и пчелы в поисках богатых источников пищи и по пути в гнездо ориентируются по солнцу. О них уже много писали, и едва ли найдется человек, который об этом не слышал бы хоть краем уха. Поэтому умолчу о птицах, муравьях и пчелах, расскажу о тех созданиях, солнечный компас которых менее известен.

Улитка элизия, в изобилии населяющая подводные водоросли Средиземного моря, в аквариуме ведет себя очень странно. В полумраке она неподвижна. Однако, лишь только коснется ее луч света, улитка сейчас же возбуждается и устремляется в путь. Но ползет не куда попало, а строго под определенным углом к источнику света. Если изменить его направление, улитка тут же меняет свой маршрут: опять ползет под прежним углом, к свету. Величина этого угла варьирует от 45 до 135 градусов.

Возможно, глаза элизии устроены так, что воспринимают лучи, падающие на нее только в этих пределах.

Североамериканские белоногие мыши (хотя их называют мышами и они очень на мышей похожи, на самом деле это не мыши, а хомячки; из настоящих мышей в Америке живет только завезенная людьми домовая мышь) больших миграций не предпринимают. Обычно дальше пятидесяти метров от нор не убегают. Однако эти маленькие грызуны, такие домоседы в обычное время, если их уносили далеко от нор, возвращались домой с очень больших дистанций (если принять во внимание размеры самих животных). Завезенных и выпущенных на волю в миле (1,6 километра) от гнезд вскоре опять ловили у нор. Одна мышь нашла дорогу даже за две мили. Но с четырехмильной дистанции не вернулся никто.

В этом эксперименте самое интересное то, что животные, благополучно завершившие свой двух- и полуторамильный кросс по пересеченной местности, были еще совсем молодыми, двухмесячными мышатами. Они только-только стали покидать норы и, конечно, плохо знали местность даже поблизости от гнезда. И, однако, вернулись издалека!

Опыты с полевками показали, что дистанцию триста метров грызуны проходят за десять-пятнадцать минут. Значит, скорость их вынужденного похода 1200 метров в час. Это, в свою очередь, означает, что идут мыши прямой дорогой, не блуждают, не тратят времени на поиски знакомых ориентиров, а как только выпустят, сразу же быстро бегут домой. Обратите внимание на прямолинейность пути и сравнительно большие дистанции, которые полевки преодолевают по чужим лесам и полям. Полагают, что избрать верный путь им тоже помогает солнце.

Вот странное дело: морские суповые черепахи, обитающие у берегов Бразилии, размножаться почему-то плывут за две тысячи километров, в Центральную Атлантику, к острову Вознесения. Дорогу находят, по-видимому, по солнцу. У новорожденных морских черепашек такие способности обнаружены. Кроме того, добраться из гнезда на берегу до моря им помогает не запах океанской воды, не уклон берега, как полагали раньше, а скорее всего освещенность морской поверхности, которая днем и ночью значительнее освещенности суши.

Опыты с раками, крабами, пауками, саранчой и другими животными подтверждают теорию солнечной навигации. Почти каждое животное, подвергнутое испытанию рано или поздно обнаруживало незаурядное умение ориентироваться по солнцу.