Сергеев Б. Как мозг учился думать

ОГЛАВЛЕНИЕ

Актеры и зрители

Когда землю пригреет весеннее солнышко, а на карнизах наших городских домов повиснут сосульки, у многих животных начинается страдная пора, они спешат обзавестись потомством. К общему оживлению присоединяются и некоторые рыбы, почувствовав в глубине своих водоемов приближение теплого времени года.
Азовские судаки откладывают икру в мелководных, хорошо прогреваемых солнцем Кубанских лиманах. Ранним весенним утром на родном нерестилище, где они сами когда-то выклюнулись из икринки, появляются стаи самцов. Всю дорогу рыбы держались сплоченно, плыли одной дружной стаей, а здесь, в лимане, теряют интерес друг к другу. Прошел час-полтора, и стая распалась. Каждый судак облюбовал себе местечко на дне, расчистил его от всякого мусора и построил на подготовленной стройплощадке гнездо из корней подводных растений. Среди рыб немало весьма заботливых родителей.
Может пройти несколько дней, прежде чем на нерестилище появятся самки. Женская половина судаков более легкомысленна и пренебрегает своими родительскими обязанностями. Заботы о потомстве они не проявляют, отложат икру в подготовленные самцами гнезда – и как ни в чем не бывало отправляются гулять обратно в море. Охранять икру остаются отцы, но когда из нее вылупятся судачата, самцы тоже покидают гнезда, не уделив малькам никакого внимания. И если в отличие от крокодилов не пообедают своими же отпрысками, то вовсе не из каких-то этических соображений, а только потому, что уж очень мелки. С такой мелюзгой не стоит и связываться.
Все рыбы так или иначе заботятся о своей икре. Они никогда не начнут икрометания, пока не подыщут удобного для нерестилища места. Многие, как и судаки, строят гнезда и остаются их стеречь, охраняя от хищников, иногда обмахивают плавниками, усиливая движение воды и помогая доставке кислорода. У рыб чаще всего этим занимаются самцы. Самки все ресурсы своего тела вкладывают в создание икры и после нереста больше самцов нуждаются в отдыхе и хорошем питании. На этом у большинства рыб кончается забота о потомстве. Лишь немногие из них занимаются воспитанием мальков. Вот почему у рыб нет обязательных программ обучения, которые непременно должны пройти все без исключения молодые животные: дети вместе с родителями обычно не живут, им негде проходить курс обучения.
Среди рыб много любителей жить компаниями. Иногда это бывают маленькие группки, всего из трех–пяти рыб, но бывают и колоссальные стаи, которые растягиваются в море на десятки километров. Число членов такой стаи огромно. Живя компаниями, рыбам выгодно учиться друг у друга, и они, действительно, умеют присматриваться к своим товарищам. Благодаря тому, что у рыб возник совершенно новый способ образования условных рефлексов – выработка их путем подражания, – они имеют возможность обмениваться опытом.
Обычно образование условных рефлексов осуществляется при одном непременном условии: на животное должны действовать последовательно два раздражителя – условный и безусловный. Условным может стать любой раздражитель, лишь бы он отчетливо воспринимался животным, а безусловный должен вызывать какой-нибудь рефлекс. Поэтому в качестве безусловного чаще всего используют пищу или болевое воздействие. Во время выработки подражательных условных рефлексов безусловный раздражитель может на животное непосредственно не действовать. Ему не дают пищу, ему не доставляют неприятности, не раздражают электрическим током, вообще не причиняют боли.
Передача опыта с помощью образования подражательных условных рефлексов широко используется в рыбьих стаях. Насколько она эффективна, удалось убедиться в лаборатории. Аквариум с рыбками разделили прозрачным стеклом на две части. В одну половину опустили на отдельных ниточках три бусинки и стали обучать оставшихся там рыб дергать за ту, против которой помещали нарисованный желтый квадратик, и не дотрагиваться до тех, около которых находились другие картинки. За правильное поведение их поощряли пищей. После того как обучение закончилось и рыбки успешно «сдали экзамен», их удалили из аквариума и, вынув разделительное стекло, устроили «контрольную работу» для рыб-зрителей, находившихся во время обучения за прозрачной перегородкой. И хотя вторая партия рыб ничему специально не обучалась и присутствовала во время эксперимента лишь в качестве простых наблюдателей, ее члены обнаружили умение выполнить поставленную задачу и получили вполне приличные оценки.
Возможность образования подражательных условных рефлексов имеет для стайных животных и, конечно, для рыб огромное значение. Рыбы начинают обмен опытом с самого раннего детства. Если лишить их этой возможности, может возникнуть трагическая ситуация. Трагическая не только для самих рыб, но и для людей. Те рыбешки, которым в детстве не приходилось серьезно учиться, не умеют толком спасаться от врагов и, случается, массами гибнут, а мы ведь заинтересованы, чтобы реки и озера кишели рыбой.
Многие рыбы, которых для нашего стола вылавливают в реках, озерах и даже в морях, вылупляются из икринок не на природных нерестилищах, а на рыбозаводах. Только так в наши дни удается добиться, чтобы рыбьи запасы не скудели.
В нашей стране функционируют десятки рыборазводных заводов. На них в специальные инкубаторы закладывается икра ценных пород рыб. Здесь на заводе из нее вылупляются личинки. Рыбьим малькам дают возможность подрасти, окрепнуть, иногда даже возмужать, а затем выпускают их в природные водоемы, где рыба растет на естественных кормах и без дополнительных затрат набирает нужный вес. Остается ее выловить и отправить в магазин. Значение рыбозаводов заключается в том, что в природе огромное количество икры погибает, а рыбоводы выводят во много раз больше личинок, чем их выклюнулось бы в озере. Одно плохо – рыбьи мальки, проведя раннее детство в «тепличных» условиях, не получают никакого образования. Попав в природный водоем, никто из них толком не знает, кого им надо бояться. Никто не может подать своим товарищам надлежащий пример. И вообще мальки из рыбьего инкубатора бояться никого не умеют. Малыши учатся узнавать опасных животных, когда видят других рыб в зубах хищника и ощущают запах их крови. Позднее обучение проходит медленно и дорого обходится рыбам.
Подражательными условными рефлексами первыми начали пользоваться рыбы. Новшество оказалось столь удачным, что их взяли на вооружение все животные, в том числе самые развитые и умные. Маленькую обезьянку мать, кроме молока, специально ничем не кормит. Малышу предстоит самому узнать, что в лесу для обезьян является съедобным. Обезьяньи малыши, как и маленькие дети, все тянут в рот. Так они узнают, что вкусно. Малыши далеко от матерей не отходят и внимательно следят за тем, что едят старшие. Иногда отнимают у своих мам кусочки пищи чуть ли не изо рта или рвут плоды с одной ветки. Пока они еще малы, им такая фамильярность легко прощается. У других членов стаи, а тем более у вожака, брать пищу не полагается, но поглядывать на то, что едят умные старые обезьяны, полезно. Если малыш увидит в руках у вожака какой-то новый плод, он его постарается получше запомнить, хотя хозяин стаи даже понюхать лакомство, конечно, не разрешит. Однако совершенно ясно, что столь мудрый и всеми уважаемый член обезьяньего коллектива что попало есть не станет. Поэтому молодая обезьянка даже много месяцев спустя, натолкнувшись на заветный плод, использует все свое умение, чтобы его добыть. Одного урока у вожака достаточно, чтобы все малыши обезьяньего стада могли воспользоваться опытом взрослых. Молодые животные пользуются подражанием в первую очередь для того, чтобы узнать, кого следует бояться и что полагается есть. У слонов принято в знак дружеского расположения совать хобот друг другу в рот. Маленькие слонята так выражают свои чувства взрослым членам стаи, а заодно узнают, чем лакомятся старшие.
Начиная с высших насекомых и рыб, животные становятся достаточно прилежными учениками. Ученым понятно, с чем связаны их способности к обучению. У всех позвоночных животных есть головной мозг, и даже у рыб он устроен сложнее, чем у миноги. Понятен и способ, которым они приобретают знания. Низшие животные до всего доходят сами. У них не бывает учителей. Их никто и ничему специально не учит. Подавляющее большинство условных рефлексов, то есть основную сумму знаний об окружающем мире, низшие животные приобретают в результате непосредственного и самостоятельного контакта со средой, в крайнем случае путем подражания.

Плечо друга

Две опытные охотничьи лайки, даже впервые объединенные в пару, умеют остановить хозяина тайги – медведя и удержать его на месте до подхода охотников. Собаки работают так слаженно, что со стороны кажется, будто они заранее договорились о том, как будут вести схватку с медведем, и действуют по заранее намеченному плану. Они все время стараются держаться сзади зверя, но стоит мишке обернуться и попытаться схватить одну из них, как другая собака кусает его за ляжки.
На самом деле каждая собака действует по индивидуальной программе и нисколько не старается согласовать свои действия с товарищем, но внимательно следит за действиями медведя и не упустит случая на него напасть, если он в этот момент занят другой. Конечно, когда умные собаки систематически охотятся вместе, у них вырабатываются специальные приемы взаимодействия и они ими широко пользуются. На охоте такая пара значительно надежнее, чем собаки, впервые оказавшиеся вместе.
Совершенно очевидно, что для всех животных, живущих стадами или семьями, важно постоянное взаимодействие друг с другом и строгое распределение обязанностей между членами коллектива. Действительно, в сообществах животных постоянно наблюдаются различные формы взаимопомощи. На первый взгляд они кажутся проявлением высокого психического развития, способностью животных оценить трудности, вставшие перед их товарищами, и сознательно прийти им на выручку. Однако мы видели, что даже у таких высокоразвитых существ, как собаки, в основе взаимодействия не желание оказать содействие, а всего лишь охотничий инстинкт. Никакого сознательного стремления помочь другому, особенно незнакомому псу, у собак не бывает.
Зверовая собака, увидя медведя, просто не в состоянии удержаться и не напасть на него. Лишь при частых совместных охотах в эту инстинктивную канву могут вплетаться условно-рефлекторные реакции, выработавшиеся в процессе взаимодействия. Их по праву можно считать сознательными элементами охотничьих действий. Давайте снова вернемся к существам более примитивным, чем рыбы, и посмотрим, как там у них обстоят дела с взаимопомощью. Мы еще не раз будем прибегать к этому приему. Именно так поступают ученые. Каждую функцию они изучают в сравнительном ряду животных разного уровня развития от самых примитивных до самых развитых. Это позволяет узнать, как данная функция возникла, как она развивалась и совершенствовалась, и глубже понять ее физиологические (и психофизиологические) механизмы учеловека.
Чаще всего особенности взаимодействия и распределение обязанностей между членами коллектива у животных заранее предопределены, от «личных» склонностей и вкусов не зависят и свидетельствовать об их большом уме не могут. У муравьев среди представителей одной «касты» обязанности распределяются в соответствии с их способностями. Среди них попадаются смелые и агрессивные или робкие, трусливые. Одни муравьи активны, подвижны, любознательны, и, не дожидаясь ничьих команд, способны сами придумывать себе занятия. Другие пассивны, не в состоянии проявить инициативы, не могут повести за собой остальных муравьев, организовать их для выполнения какой-нибудь неотложной работы. Активные муравьи становятся фуражирами-разведчиками. Остальные – просто фуражирами.
Разведчик – привилегированный член семьи. Никто не требует, чтобы он превратился в носильщика и сам таскал тяжести. Его задача – найти корм и мобилизовать на его доставку пассивных фуражиров. Это он в случае необходимости принимает ответственные решения и привлекает своих товарищей на выполнение неотложных дел. Ученые называют их лидерами. В растительноядных семьях разведчиков мало. Они ищут не отдельные зернышки, а целые плантации растений, у которых созрели семена. У хищных муравьев разведчиков много. Каждую жертву ищут индивидуально, дичь больших скоплений не образует. Пассивные фуражиры выполняют различные работы, в зависимости от того, куда их позовут, то берутся за доставку продовольствия, то отправляются ремонтировать муравейник. Для них больше всего подходит однообразная работа, вот почему именно из их среды формируется контингент доставщиков пади, а у живущего в пустыне бледного бегунка – землекопы, постоянно занятые удалением песка от входа в муравейник.
Какая профессия самая важная? Муравьиной семье в одинаковой степени нужны все профессии. Если специалистов какого-то профиля не хватает, сразу же начинается переподготовка. Охотники, давным-давно работающие за пределами дома, могут снова стать няньками, но так как они уже разучились это делать, а может быть, никогда толком и не умели, обращаются с детьми явно неуклюже и действуют неуверенно. Лишь самая консервативная группа муравьев – фуражиры пади не способны взять на себя выполнение всех многообразных работ в семье, резко изменить свою профессию и квалифицированно выполнять новые обязанности.
В своем большом доме члены муравьиной семьи тесно между собою общаются, все делают сообща, во всем помогают друг другу. Зато на охотничьем участке, во время сбора семян, у многих видов муравьев помогать друг другу не полагается. Так вести себя предписывает им инстинкт, врожденная программа поведения. Это мешает муравьям учиться друг у друга охотничьим приемам, не позволяет справляться с крупной и сильной добычей. Фуражиры муравьев бегунков рассеяны по обширной территории и сталкиваются там редко. А если встреча все-таки произошла, они сразу сворачивают в разные стороны, всем своим поведением подчеркивая, что общаться не намерены. Когда бегунок находит мертвого жука, стрекозу или крупную бабочку, он не может сдвинуть с места такую тяжесть, но на помощь не рассчитывает. Она не придет. У муравья единственный выход – отгрызть у добычи лапку или голову и хоть что-то принести домой. Только если находка сделана у самого дома, помощь ему будет обеспечена.
Крупную добычу, чтобы унести ее по частям, бегунки посещают многократно. Может случиться, что на находку случайно наткнется второй фуражир, тогда можно подсмотреть забавные сценки. Двух бегунков у одной добычи никогда не встретишь. Когда фуражир, вернувшись к своей добыче из очередного похода домой, увидит там другого муравья, он терпеливо подождет в сторонке, пока тот с ношей не уйдет прочь, и только теперь отправится за своей долей. Даже столкнувшись со своим товарищем, когда он борется с добычей, бегунок не подойдет к нему и не поможет. Нелепое поведение, и бегунков самыми умными муравьями никак не назовешь.
Муравьи-жнецы питаются семенами. Активные фуражиры шныряют по своим участкам и тянут в дом все съедобное. Фуражиры действуют на свой страх и риск и друг другу здесь, на кормовых участках, не помогают. Но вот жнец наткнулся на такие запасы семян, что ему их и за неделю не перетаскать. Тогда он бежит домой за подмогой. В это время из подземных камер на поверхность обычно выходят огромные толпы пассивных фуражиров. Они возбуждены, они готовы стать усердными носильщиками, но не знают, куда приложить свои силы. Удачливый разведчик врывается в эту толпу, совершает несколько кругов среди своих менее активных товарищей и устремляется назад на кормовой участок, а пaccивныe фуражиры, соскучившись по настоящей работе, толпой валят за ним.
У многих лесных муравьев, кроме активных и пассивных, существует группа промежуточных фуражиров. Когда добыча найдена, они бегут в толпе пассивных фуражиров, помогая перетаскивать в гнездо продовольствие. Но вот работа выполнена, все, что найдено, – унесено, и пассивные фуражиры остаются без работы, тогда муравьи промежуточной группы сами отправляются на поиск пищи, но идут не поодиночке, а парами или даже небольшими группами. Правда, странствуя по участку, действуют порознь и друг другу не помогают.
Только среди лесных муравьев есть виды, которые всегда охотятся сообща. Наткнувшись на крупное насекомое, одни охотники вцепляются в его ноги и крылья, растягивают их и удерживают жертву на месте, а остальные в это время кусают ее и, подогнув брюшко, впрыскивают в рану свой смертоносный яд. Совместно пойманную добычу всей артелью тащат домой. Интересно, что если ноша легкая, то несколько муравьев, ухватившихся за нее, долго мешают друг другу. Но в конце концов им удается согласовать свои действия, и груз доставляется по назначению.
Транспортировка крупногабаритных грузов получается у муравьев легче. Немного потолкавшись, они сдвигают добычу с места. Постепенно слаженность улучшается, и груз начинает двигаться быстрее. Верх согласованности можно наблюдать, когда добыча обнаружена совсем недалеко от гнезда. В этом случае одни муравьи выполняют функцию носильщиков, а другие расширяют ближайший вход, чтобы можно было протащить туда крупный груз. Так слаженно трудиться другие животные, даже мудрые человекообразные обезьяны, совершенно неспособны. На виду у группы шимпанзе под большой камень, который одной обезьяне сдвинуть не под силу, клали лакомство. Обезьяны по очереди пробовали его достать, подолгу не могли смириться с недоступностью приманки, но вместе навалиться всею оравою и общими усилиями перевернуть камень не догадывались.
Муравьи на редкость социальные существа. Действовать отдельно от коллектива способны лишь немногие. Если муравью приходится трудиться в гнезде в одиночку, рыть подземный ход или подбирать мусор, он это делает вяло, неохотно. Когда трудится целая группа, работа спорится, все действуют быстро, энергично. Удалось измерить мощность, развиваемую одним муравьем при переносе крупных насекомых, и мощность того же муравья во время коллективной транспортировки груза. Оказалось, что в коллективе мощность фуражира на двадцать семь процентов выше, чем у одиночки! То, с чем, действуя порознь, справятся лишь пять муравьев, легко одолеют четыре фуражира, взявшись за дело сообща.
Еще один пример удивительной муравьиной взаимопомощи. Обитателей одного муравейника научили тянуть за одну из двух нитей. Если выбор был правильным, у кормушки открывалась шторка и труженик получал доступ к сахарному сиропу. Часто можно было видеть, как за нитку тянул один муравей, а сиропом лакомился другой. Может быть, опытные труженики таким образом учат зеленую молодежь, а может быть, кормят вернувшегося из дальней командировки усталого товарища?
Те же порядки в семьях позвоночных животных. У хищных птиц в период выкармливания птенцов оба родителя усердно охотятся. Однако у многих видов самки и бьют дичь, и кормят ею своих птенцов, разрывая добычу на мелкие части. Самцы же только летают на охоту, а убитую дичь приносят и кладут на край гнезда или передают самке в воздухе. Научиться рвать ее на части и кормить своих детей они не в состоянии, хотя постоянно видят, как это делает их супруга. Если самка почему-либо погибает, выводок обречен на голодную смерть, так как отец по-прежнему будет только охотиться и даже не сделает попытки накормить голодных детей, а они сами разделать добычу еще не в состоянии.
Во многих птичьих семьях распределение обязанностей весьма строго. У кряковых уток высиживают яйца и воспитывают детей только самки. В семьях других птиц роль самца в выращивании и воспитании потомства несомненна, но все же мать играет ведущую роль. Дело в том, что самку к насиживанию стимулирует уже один вид яиц. Для большинства самцов сам по себе этот стимул недостаточен, он должен быть усилен видом насиживающей самки. Если супруга погибнет, самец один высиживать, как правило, не станет. Даже выкормить малышей одному самцу обычно не под силу.
Иногда роль отца более значительна. Самец птицы носорога замуровывает свою супругу в дупле, где она проводит около ста дней. Мать, а затем и вылупившиеся из яиц птенцы полностью зависят от самца, от его усердия и пунктуальности. Ведь он один имеет возможность добывать пищу.
В семье африканских страусов две–пять самок и только один самец. Одна из самок старшая, любимая. Она помогает самцу следить за порядком в семье. Когда самец сочтет, что настала пора обзавестись потомством, он выскребает в песке небольшую ямку и ложится в нее. Это сигнал самкам, что пора класть яйца, и они не заставляют себя просить, разбрасывая их вокруг самца. Заботливый отец закатывает яйца в гнездо и усердно насиживает. Старшая жена, она обычно и по возрасту самая старшая, в период брачных игр и откладывания яиц старается ничем не обнаружить свою ревность. Но как только кладка заканчивается, она становится совершенно нетерпимой и выгоняет прочь младших членов гарема. Таким образом, в страусиной семье самец является родным отцом для всех страусят, а страусиха большинству из них приходится всего лишь приемной матерью.
Обычно в Африке так жарко, что согревать яйца нужно разве что ночью. Эту функцию полностью берет на себя самец, не сходя с гнезда от обеда до завтрака следующего дня. И так больше сорока суток. Самка прикрывает яйца своим телом в самую жару, чтобы уберечь их от перегрева и высыхания. Вылупившихся страусят водит отец. Если семья подверглась нападению, самец обычно старается собрать и увести детей, а страусиха вступает в бой и, если силы неравны, гибнет.
Нередко лишь один член семьи имеет профессиональную подготовку и высокую квалификацию. Несколько самцов сорных джунгливых кур, обитающих на Филиппинах, объединившись, сообща строят один общий большой инкубатор. У других сорных кур отец строит инкубатор в одиночку, сооружая из земли, гниющих растений и песка холм до пятнадцати метров в диаметре и до четырех–шести метров в высоту. По масштабам птицы – это египетская пирамида. Мокрые листья под слоем земли гниют и так нагревают инкубатор, что строителям время от времени приходится разрывать вершину, предотвращая перегревание, чтобы из яиц вместо цыплят не получилась яичница. Самцы по одиннадцать–шестнадцать часов в сутки трудятся в течение шести-семи месяцев, поддерживая постоянную температуру внутри агрегата, строго следя, чтобы яйца не охладились или невзначай не спеклись.
Самка никакого участия в создании инкубатора не принимает. Она приходит к самцу раз в четыре дня лишь для того, чтобы отложить очередное яйцо и немного пообщаться с отцом будущих детей. Мать не увидит своего ребенка, когда он через шестьдесят три дня вылупится из яйца, и ничего не будет знать о его дальнейшей судьбе. Отцы, целиком поглощенные вопросами управления инкубатором, на детей тоже не обращают никакого внимания. Когда птенец разобьет яичную скорлупу, ему понадобится от двух до пятнадцати часов, чтобы выбраться из-под груды земли и песка.
Отец и не подумает прийти ему на помощь. Недаром птенцы сорных кур имеют рекордно длинный период развития. Это позволяет им появляться на свет вполне сформировавшимися и самостоятельными существами. Только что выбравшиеся из инкубатора малыши отлично бегают, умеют отыскивать корм, а через сутки уже и летают.
Итак, в сообществах животных между их членами существует строгое распределение обязанностей. Оно всегда врожденное и зависит только от пола и возраста животных, а вовсе не от их личных склонностей. Самец птицы носорога, замурованный вместе с яйцами в дупле, не станет их высиживать. В свою очередь самке, оставшейся на свободе, не придет в голову накормить самца, хотя она, может быть, уже десять раз видела, как это делал супруг. И удивительно не то, что разделение функций врожденное, а то, что обучение, выработка условных рефлексов не способны изменить существующее предопределение, обеспечить переквалификацию узких специалистов.

Вундеркинды

В ноябре даже на юге становится прохладно. Днем, если светит солнце, на Кубани бывает тепло, но чуть стемнеет, температура быстро падает, поднимается холодный ветер, а ночью случаются даже заморозки. В ноябре погода неустойчива. Ясные солнечные дни внезапно сменяются пасмурными и туманными. Теплый морской воздух приносит тучи, начинаются нудные затяжные дожди.
В один из осенних дней после особенно сильных дождей на берегах Кубанских лиманов иногда удается подсмотреть удивительные события. Вдруг ни с того ни с сего то тут то там начинает шевелиться почва и из земли на поверхность начинают выбираться крохотные черепашки. Сначала они появляются изредка, по одной, потом все чаще и чаще и, как крупные тараканы, ни на секунду не задерживаясь, споро бегут к воде. Скоро весь берег покрывается этими забавными малышами. Они пробираются сквозь разбросанные тут и там кустики травы, обходят камни и крупные коряги… Некоторым, чтобы добраться до воды, приходится форсировать невысокие, но довольно крутые холмики и кочки, небольшие ложбинки и канавки. Никакие препятствия их не останавливают: черепашата бегут прямо к воде.
Откуда узнают только что выклюнувшиеся из яиц молодые черепашки, что им пора выбираться на поверхность? Как они определяют, в каком направлении им следует бежать, чтобы поскорее скрыться в воде. И вообще, как узнают малыши, что им следует делать, где добывать корм, как и от кого прятаться? Мать их этому научить не могла. В начале лета она закопала в чуть влажный песок свои пятнадцать–двадцать яиц и, не оглядываясь, поспешила назад в водоем. Дальнейшая судьба детей ее не волновала. Она даже не пришла удостовериться, что развитие яиц идет нормально, что кладку не раскопала лисица или вечно голодный нахальный шакал.
Мир животных, с нашей человеческой точки зрения, устроен удивительно. Все низшие существа: медузы и морские звезды, всевозможные черви, моллюски, насекомые, раки и рыбы, лягушки, черепахи, крокодилы, слоны, дельфины и даже обезьяны – рождаются на свет с набором готовых знаний, необходимых им в жизни. Знания передаются но наследству от родителей точно так же, как размер и форма тела, цвет шерсти или рисунок на крыльях бабочек. В крохотном мозгу насекомых и раков заложены десятки сложных программ поведения на все случаи жизни. Все эти знания и умения закодированы в клетках их нервной системы.
Много, удивительно много сведений получают животные в наследство. Объем информации, загодя заложенный в их мозг, порою весьма значителен. Недаром раньше ученые предполагали, что большинству животных просто нечему учиться. Это, конечно, было ошибкой. Чем совершеннее нервная система животных, чем больше и сложнее устроен их мозг, тем больше сведений приходится им приобретать в течение жизни, тем прилежнее приходится учиться. Низшие животные отличаются от высших не только объемом знаний, которыми им приходится овладевать, но, что очень важно, способом обучения. У низших животных редко бывают настоящие учителя. Все, чему они учатся, им приходится усваивать самостоятельно. Дело в том, что примитивные животные обычно не живут семьями. Взрослые «опытные» животные просто не имеют возможности передавать накопленные знания молодому поколению. Это обстоятельство очень своеобразно отразилось на эволюции животных нашей планеты.
Проделав длинный путь развития от примитивных одноклеточных организмов до крокодилов и черепах, животные несчетное количество раз меняли внешний облик и приобретали всевозможные приспособления для жизни в воде и на суше. Вместе с другими органами тела менялся и их мозг. От беспорядочно разбросанной группы нервных клеток, какой является нервная система даже современных актиний, до большого и хорошо развитого мозга крокодилов – дистанция огромного размера. У каждого вида животных формировались и закладывались в мозг свои особые программы поведения. В процессе эволюции их было создано несметное количество. Лишь одна функция мозга – способность обучаться – совершенствовалась очень медленно. Она не могла серьезно отразиться на дальнейшей эволюции живых организмов. Каким бы полезнейшим навыкам ни научилось животное, вид в целом от этого мало выигрывал. Ведь, погибая в старости, низшие животные ни с кем не могут поделиться своими знаниями.
Все изменилось, когда на земле появились теплокровные животные: птицы и млекопитающие. Их дети требовали систематического ухода. Малышей надо было постоянно согревать и систематически кормить. Поневоле пришлось жить семьями. Теперь дети могли учиться у пап и мам, у старших сестер и братьев, а накопленный опыт мог передаваться из поколения в поколение. Но для того чтобы успешно учиться и накапливать опыт, нужно было иметь хороший мозг. И у высших животных именно мозг стал совершенствоваться невиданно быстрыми темпами – от крохотного, плохо развитого мозга землеройки до сложно устроенного большого мозга дельфина, шимпанзе, наконец, человека.
Маленькие дети многих теплокровных животных совершенно беспомощные существа. Только что родившийся лисенок или вылупившийся из яйца скворчонок еще ничего не могут и ничего не умеют. Однако постепенно малыши мужают. У них появляется немало полезных навыков, и становится хорошо заметно, что они начинают правильно ориентироваться в окружающей обстановке, то есть приобретают кое-какие знания. Невольно возникает представление, что маленькие животные в детстве старательно учатся. Это действительно так, но у совсем юных животных огромное количество особенно бросающихся в глаза знаний и навыков являются врожденными. Просто они проявляются не сразу после рождения, а лишь на определенной стадии развития детенышей, и этим создается ложное представление, что малыши стали более умелыми благодаря обучению. Некоторые навыки развиваются так постепенно, что вводят в заблуждение даже ученых.
В конце мая, в июне первые выводки птенцов начинают покидать гнезда. В это время в скверах и пригородных рощах постоянно попадаются глупые воробышки, с трудом перепархивающие по низким кустикам дроздята, молоденькие скворцы. Первые дни после вылета из гнезда птенцы этих птиц летают плохо. Они с трудом перелетают расстояния в пять–десять метров, с трудом взлетают с земли, а такие фигуры высшего пилотажа, как точное «приземление» на тоненькую веточку, для них практически невыполнимы. Они обычно промахиваются или, случайно зацепившись, не могут сохранить равновесие и в конце концов падают вниз, в траву. Птенцы летают так плохо, что не представляет особого труда поймать неумелого летуна.
Во многих книгах, написанных любителями птиц, можно прочитать о том, как родители учат летать молодых. Еще недавно и ученые думали, что большинству птиц требуется хотя бы несколько дней, чтобы научиться владеть своими крыльями. Однако некоторые птицы, вроде стрижей, выпадали из общего правила. У стрижей очень длинные крылья и маленькие ножки. Даже взрослые птицы не способны взлететь с ровной поверхности земли и не умеют перепархивать с ветки на ветку. Если бы их птенцам пришлось учиться летать, вряд ли это кончилось бы для них благополучно. И действительно, стрижата свободно обходятся без предварительной подготовки. Достаточно возмужав, они в один прекрасный день выбрасываются из гнезда и, отлично владея крыльями, скрываются в бескрайнем небе. Обратно в гнездо они уже не вернутся. Курс школьного воспитания стрижи проходят в гнезде, а высшее образование им, по-видимому, не требуется.
Пример стрижей не давал ученым покоя. Они решили проверить, не могут ли и другие птицы хорошо летать без предварительного обучения. Для этого они разделили голубят одного возраста на две партии. На одних натянули тесные одежки – детские чулочки, прорезав в них дырки для головы и лапок. В таком обмундировании голубята не только что летать, крыльями двигать не могли. Других оставили свободными. Когда вольные голубята завершили курс обучения и полностью овладели летным мастерством, со второй партии молодых птиц сняли чулочки. Оказалось, что голубята обеих групп летали одинаково хорошо: и те, что жили свободно и могли с раннего детства делать попытки подняться в воздух, и те, что провели детство в тесных одежках. Правда, чтобы противостоять ветру или выполнять сложные виражи, следуя за стариками, необходимо хорошо потренироваться. Таким вещам приходится учиться, но это уже курс высшего пилотажа.
Мы уже убедились, что все животные учатся, но учеба учебе рознь. Одни учатся от случая к случаю и получают поверхностные, разрозненные знания. Другим приходится проходить обязательный курс обучения. Для многих животных, как и для детей нашей страны, курс среднего образования обязателен. Каждый птенец и детеныш, где бы они ни родились, обязательно его проходят.
Высшим животным, чтобы хорошо приспособиться к жизни, нужно приобрести немало знаний. В младших классах все животные учатся узнавать своих родителей. Казалось бы, такие знания выгоднее получать по наследству, чтобы дети заранее знали их голоса, чтобы они появлялись на свет прямо с «портретом» своей мамы в мозгу. Ничего необычного в этом не было бы, только такой путь рискован. Случись, что мать перепачкалась какой-нибудь грязью, получила травму, немного меняющую ее внешний вид, или «охрипла», и у нее изменился голос, – и новорожденные дети, не узнавшие в ней свою мать, обречены на гибель.
Особенно важно запомнить родителей птенцам колониальных видов птиц. Если юным сорокам на первых порах достаточно уметь отличать взрослых сорок от ястребов, ворон, грачей, галок и скворцов, то птенцу чайки нужно научиться узнавать именно своих родителей среди десятков или даже сотен тысяч таких же взрослых чаек, живущих в одной колонии. Малыши американской грязной чайки уже к четвертому дню жизни запоминают голоса папы и мамы. Это позволяет им с пятого дня после вылупления отлучаться с гнездового участка, а то и вовсе его покидать. Теперь они уже не боятся потеряться. В старших классах школы птенцам придется познакомиться с членами своей стаи и запомнить, кто и каким влиянием и уважением пользуется.
Уверяю вас, что научиться узнавать голос своих родителей среди многих тысяч очень похожих голосов других чаек или отличать утку-мать от десятка очень похожих на нее уток не так-то просто. Люди вряд ли справились бы с подобной задачей. Недаром природа постаралась облегчить малышам процесс обучения. Их мозг устроен так, что для многих навыков существуют определенные периоды, когда они усваиваются прямо молниеносно. В это время малыши учатся как настоящие вундеркинды.
Цыплята, утята, гусята сразу после вылупления из яйца способны активно двигаться. Естественно, им, чтобы не потеряться, нужно спешно запомнить, как выглядит мать. Только что вылупившиеся малыши имеют врожденное умение бежать вслед за любым двигающимся объектом. Первый подвижный предмет, встретившийся им в жизни, они постараются запомнить и считают его своей матерью. Особенно легко запоминание происходит через десять–пятнадцать часов после вылупления, а потом эта способность постепенно утрачивается.
Очень интересная особенность раннего обучения состоит в том, что, если благоприятный период упущен, если цыплят сразу после вылупления отобрать от матери и вернуть обратно через несколько дней, они теперь не признают ее своей матерью. Любая попытка приучить к матери будет бесполезна. А если цыплята уже запомнили какой-то случайный движущийся предмет и считают его своей матерью, то переучить их тем более невозможно. Заставьте их первые сутки после вылупления из яйца провести с уткой, они потом с курицей не захотят и знаться.
В природе, конечно, путаницы не происходит. Дети обычно первой видят родную мать. Вот как это бывает у небольших уток-гоголей. Свое гнездо утка устраивает в дуплах больших деревьев примерно на высоте пятнадцати метров от земли. Когда из яиц вылупятся утята, мать летит на ближайший водоем. Отдыхает там, кормится, в общем, проводит несколько часов, а затем возвращается к гнезду и начинает носиться перед отверстием дупла, издавая призывные крики. Услышав голос матери, утята выглядывают из гнезда и, обнаружив в воздухе что-то двигающееся, бросаются вниз. Летать они, конечно, еще не умеют, и скоро все утята оказываются на земле у подножия дерева. Убедившись, что дети покинули дупло, мать опускается на землю и, немного походив вокруг малышей, чтобы приучить их к своему виду, направляется к водоему. Утята бегут вслед за ней. Иногда им приходится совершить длинный путь в полтора-два километра. Дальняя дорога опасна, зато позволяет первую программу обучения закончить за один урок. По дороге к озеру утята запоминают мать.
Детенышам таких животных, как антилопы, козы, бараны, верблюды, которые вскоре после рождения способны ходить и бегать, тоже нужно быстро запомнить мать. У морских свинок это лучше всего происходит на шестой-седьмой день после рождения, а еще через месяц эта способность полностью утрачивается. У детенышей копытных животных и у морских свинок период обучения растянут совсем не потому, что они глупее птиц. Просто они длительное время способны питаться только материнским молоком, поэтому прожить самостоятельно эти несколько дней они не могут. Вот природа и оставила им некоторый резерв времени, чтобы случайно осиротевший малыш мог попытаться обзавестись приемной матерью.
У каждого высшего животного есть немало умений и знаний, которые они могут приобрести, только став вундеркиндами, то есть в особый чувствительный период своей жизни. Человекообразные обезьяны – шимпанзе каждый день с приближением темноты высоко в кронах деревьев строят себе на ночь гнездо. Это не прихоть: в массивном гнезде из свежесорванных веток гораздо теплее, чем в ночном лесу. Малыши приобретают строительные навыки в первые два года жизни. Шимпанзята, отловленные для зоопарка совсем юными, никогда не научатся возводить для себя жилье, даже если потом вернутся на волю и смогут наблюдать, как это делают члены обезьяньего стада.
Мы, люди, тоже не исключение. В нашей жизни есть свой критический период, когда каждый становится вундеркиндом. Если маленького ребенка изолировать от взрослых так, чтобы он даже голоса человеческого не слышал, став взрослым, этот человек овладеть речью уже не сможет. Для этого природой предназначены первые шесть лет нашей жизни.
Птицы очень много знаний получают по наследству без специального обучения. Однако всего предусмотреть природа оказалась не в состоянии. Грачи, галки, сороки, вороны широко расселились по всему земному шару. Они живут и в жарких странах, и в умеренных, и в достаточно холодных. В разных местах нашей планеты у них различные соседи. Как узнать, кто из них друг, а кто враг? Молодые особи многих видов птиц боятся всего живого и двигающегося и только постепенно узнают, кого им не следует бояться. Напротив, молодые галки ни перед кем не испытывают страха. Первые дни после вылета из гнезда родители внимательно следят за безопасностью галчат. Если в небе появляется ястреб или за забором крадется кошка, родители издают особый скрежещущий звук – сигнал опасности. Одного урока бывает достаточно, чтобы молодые птицы запомнили на всю жизнь, что и ястреба и кошку нужно остерегаться.
Иногда знания, полученные в самом раннем, младенческом возрасте, оказываются необходимы только вполне взрослым существам. Кукушонок обязательно должен вылупиться раньше своих приемных сестер и братьев. Ему необходимо на всю жизнь запомнить, как выглядят яйца в гнезде его приемных родителей. Именно в такие гнезда взрослая кукушка будет подбрасывать свои яйца. Они по цвету и рисунку обязательно должны напоминать яйца приемных родителей, иначе их выбросят вон.
У каждого вида животных своя программа обучения, и они ее неукоснительно выполняют. Неучей среди животных не бывает. Природа жестока к недорослям и ротозеям. Детеныши, не получившие необходимых знаний, не в состоянии приспособиться к жизни и погибают еще в ранней юности.

Школа взрослых

Взрослым животным тоже всю жизнь приходится что-то заучивать, что-то запоминать, чему-то учиться. Вернемся опять к насекомым и сравним их память с памятью высших животных.
Осы-бембексы живут поодиночке. Когда наступает лето, самка где-нибудь на голой, лишенной растительности поляне роет в сыпучем песке глубокую норку. В глубине у ее конца оса выкапывает боковой отнорок. Затем ловит муху, приносит ее в норку, кладет на спину, отгибает крыло и у его основания прикрепляет яичко. Когда из него выведется личинка, слабенькая малютка сразу сможет дотянуться до шеи жертвы, единственного уязвимого места на теле мухи, и, съев первый завтрак, подкрепит свои слабеющие силы. Если оса-мать что-нибудь перепутает и сделает не так, яичко, не прикрытое крылом, засохнет или личинка, вылупившаяся в неположенном месте, не сможет найти шею и умрет от голода.
Когда первая муха будет съедена, заботливая мать принесет следующую. Чтобы выкормить личинку, нужно шестьдесят мух или пятнадцать крупных слепней. Каждый раз, принеся очередную жертву, мать будет засыпать песком вход в норку, чтобы ее никто не заметил и не обидел живущую там личинку. Рыть норку и заботиться о детях никто осу не учит. Все эти программы поведения от рождения заложены в ее мозгу. Одного только там нет и быть не может – сведений о местоположении вырытой норки. Оса сама должна запомнить место на лесной поляне, где она соорудила жилье для личинки, научиться находить дорогу к нему. Очень немногому приходится учиться осе, но эти знания ей совершенно необходимы. Без них ей не вырастить личинки, а, следовательно, род бембексов давно бы перевелся.
Ученым интересно было выяснить, что и как запоминают бембексы? Оказалось, что у них блестящая зрительная память, да к тому же они способны делать обобщения. Опыты производили прямо на лесной поляне. Пока оса-мать охотилась на мух, с песчаной площадки на опушке соснового леса, где она вырыла норку, в радиусе метра от ее входа, убрали все предметы: веточки, камушки, шишки, сухие листья деревьев. Вскоре вернулась хозяйка норки, но, сделав круг над участком, не села, а продолжала кружиться над ним, узнавая и не узнавая окружающую местность. Несколько раз оса улетала далеко от гнезда, но затем возвращалась назад. Наконец, видимо убедившись, что ошибки не произошло, опустилась на землю и долго бродила по расчищенной территории, а входа в норку так и не нашла. При отсутствии исчезнувших ориентиров сделать это было невозможно. Опыты убедили ученых, что бембексы находят норку с помощью зрения, пользуясь наземными ориентирами. Ни обоняние, ни слух не помогают поискам. Ни запах личинки, ни звуки не проникают наружу через толщу песка.
В следующий раз характер эксперимента изменили. Пока другая оса заканчивала внутреннюю отделку своей норки, к ее входу положили сосновую шишку, а чуть поодаль от нее коричневатый камушек, сходного с ней размера и похожий на нее по форме. Когда работы под землей были завершены, оса сделала несколько кругов над гнездовым участком, чтобы лучше запомнить местность, и отправилась на охоту. В ее отсутствие шишку и камушек поменяли местами: камушек положили ко входу в норку, а шишку на его место. Вернувшись с добычей, хозяйка норки уверенно опустилась недалеко от шишки и начала возле нее упорно искать вход. Это значит, что оса умеет различать похожие предметы и не путает их, возвратившись с охоты.
У другой осы вокруг входа в норку выложили кольцо из шишек. Когда оса улетела на охоту, шишки переложили треугольником, а поодаль из камушков выложили круг. Куда прилетела оса? Прямо к кругу из камушков. Мы уже убедились, что бембексы ни в коем случае не спутают шишку с камушком, но, оказывается, ориентируются не на сами предметы, а, главным образом, на их взаимное расположение. Выходит, что для них важны узоры, создаваемые разбросанными вокруг предметами, а чем они составлены, не имеет значения. В этом можно уже усмотреть известный элемент обобщения.
Школа взрослых открыта для всех. Любой букашке может потребоваться краткосрочный курс обучения. Молодой муравей должен запомнить, заучить запах своей семьи. Без этого он не сможет найти дороги в муравейник и, оставшись один, погибнет. Пчеле необходимо хорошо изучить местность вокруг собственного улья, иначе сборщицы меда, иногда улетающие за взятком на значительные расстояния, рискуют не найти дороги домой. Много, очень много приходится запоминать их маленьким головам.
В предыдущей главе я уже рассказывал, что дети вынуждены запомнить, как выглядят их родители, как звучат голоса папы и мамы и на что похожи их индивидуальные запахи. Родителям тоже полагается запомнить своих детей. Американские грязные чайки, обзаводясь потомством, первое время не очень приглядываются к своим малышам. Они хорошо помнят, где находится их гнездо. А совсем маленькие птенцы уйти из гнезда еще не могут. Однако о возрасте своих детей они имеют достаточно точное представление. Если пятидневных птенцов одного гнезда заменить пятидневными птенцами из другой семьи, родители не заметят подмены. Но если вместо шестидневных малышей подложить в гнездо только что вылупившихся птенчиков, взрослые чайки их заклюют или просто выбросят вон. Они сразу сообразят, что это чужие дети, ведь их собственные были гораздо старше.
Нет большого смысла запоминать совсем маленьких птенцов. Дети растут и быстро меняются. Если на пятый-шестой день после появления собственных детей на гнездовой участок грязной чайки забредет какой-нибудь птенец, хозяева участка по его поведению догадаются, что он чужой. На участке соседей чужак будет чувствовать себя неуверенно, при появлении взрослых чаек станет приседать. Такие манеры выдают пришельца. Только с седьмого дня родители начинают узнавать своих детей, но не по голосу, а по внешнему виду и походке. В более тесных колониях крачек с красивым названием «черные морские ласточки» птенцы гораздо чаще забредают на чужие участки. Родителям невольно приходится торопиться. Они запоминают, как выглядят их дети, уже на пятый день. Хохлатые ласточки живут еще скученнее, и родители знают «в лицо» своих детей уже на второй день, а королевские ласточки способны даже запомнить, как выглядят отложенные ими яйца, и без труда отличают их от яиц своих соседей! Зато глупая крачка, гнездящаяся на деревьях, где малыши не могут уйти из дома, узнает своих детей только на четырнадцатый–двадцатый день, недаром ее называют глупой, а пингвины Адели – на двадцать первый. Именно в этот период птенцы покидают гнезда, а раньше взрослым пингвинам необязательно знать, на что похожи их дети.
У копытных животных мамам необходимо запомнить своих детей в первый день их жизни. Когда к нам на север приходит весна, на африканских равнинах начинается массовый отел в стадах антилоп-гну. Новорожденные телята – лакомая и легкая добыча для любого хищника. В этот период все кровожадное зверье следует за стадами гну. Матерый лев, леопард или охотник может распугать большое стадо. В суматохе бегства малышам нетрудно и потеряться. Когда все успокоится, телята с отчаянным мычанием бродят по степи в поисках своих матерей. Если им не везет, отчаявшиеся малыши уже через несколько часов начинают приставать к любой самке. Но их попытки всегда безрезультатны. Даже если они встретят антилопу, потерявшую своего детеныша, она не только не усыновит чужого ребенка, но даже не покормит его молоком. Гну-мать ищет только своего ребенка.
В повседневном поведении знания и навыки, полученные в наследство от родителей, причудливым образом переплетаются со знаниями, добытыми собственным трудом, с навыками, отработанными в длительных упражнениях. Среди птиц немало искусных строителей. Интересно, что возводить гнезда их никто не учит. Весной, вернувшись на родину, молодые птицы, впервые создающие семью, подыскивают подходящее место и уверенно принимаются за дело. Обычно они успешно заканчивают постройку, однако зоологи заметили, что к старости птицы становятся более искусными строителями. Следовательно, систематическая тренировка не пропадает для них даром. Специально проведенное исследование подтвердило, что искусными строителями могут быть только птицы, имеющие общее хорошее развитие. Канарейка или щеглиха, выросшие в тесных клетках с гладкими горизонтально расположенными жердочками, остаются до старости никудышными работниками. Если такие птички пробуют возвести гнездо, у них ничего не получается. Постройка больше всего напоминает груду беспорядочно набросанного материала и, при попытке птичек забраться в нее, обычно разваливается. Если же птички живут в просторной вольере, где вместо жердочек находятся маленькие деревца или кустики, по шершавым неровным веткам которых они могут прыгать, лазать, подвешиваться к ним вниз головой, у них все мышцы оказываются гармонично развиты, и поэтому с постройкой гнезда трудностей не возникает. Выходит, что самое сложное – архитектурные знания – птицы получают по наследству, а конкретные строительные навыки они приобретают собственным трудом.
Иногда обстоятельства жизни складываются так, что животному совершенно необходимо пройти дополнительный сверхпрограммный курс обучения. Насекомым приходится учиться, когда с ними происходит что-нибудь непредвиденное. Тараканы – страшные чистюли, хотя вызывают у нас справедливую брезгливость. Даже самый неряшливый из них тратит на свой туалет и прихорашивание времени больше любой завзятой модницы. Свои антенны-усики они чистят всегда передними лапками. Эта реакция врожденная. Однако, если нашему усачу в жестоких тараканьих баталиях случится лишиться передних ног, он некоторое время будет вынужден ходить с грязными усами, но постепенно научится приводить их в порядок с помощью второй пары лапок. Полный курс обучения занимает у таракана двенадцать дней.

Аттестат зрелости

Животные нередко обходятся без учителей. «Школа взрослых» работает чаще всего по системе «заочного обучения». Зато с детьми систематически проводят практические занятия. Учителями обычно бывают родители или близкие родичи. У наших бурых медведей таким учителем, разумеется, в дополнение к родной матери, бывает медвежонок в возрасте двух с половиной лет, которому уже полагается вести самостоятельный образ жизни. Действительно, такого взрослого самостоятельного зверя в компании с медведицей можно встретить только в том случае, если у нее есть еще несколько совсем маленьких и очень шаловливых малышей. Воспитателями бывают только старших братья. Они настолько старательно выполняют свои обязанности, что это сразу бросается в глаза. Недаром в народе такую няньку-воспитателя зовут пестуном, от старославянского слова «пестовать» – «опекать», «заботиться».
В семье слонов уходом за малышами и обучением маленьких глупых слонят охотно занимаются их старшие сестры. Они опекают младших и постепенно берут на себя все заботы о них. Когда слонята немного подрастают, матери теряют к ним интерес, в особенности если у них появляется новый детеныш. В первый год жизни он требует очень много внимания. В это время слонихи бывают ревнивы и своим сестрам или старшим дочерям нянчиться с малышом не разрешают.
У китов няньками бывают взрослые бездетные самки, видимо, родные тетки новорожденных китят. Они опекают своих племянников, пока те бывают еще беспомощными, так что их вряд ли следует считать воспитателями. Птенцов фламинго водит старая бездетная самка. Днем, когда родители улетают кормиться, малыши остаются на попечении такой птицы. Собрав огромную ораву, нянька ведет свой детский сад в наиболее безопасное место и целый день опекает молодняк, а вечером гонит стаю птенцов на гнездовье, куда возвращаются родители, чтобы покормить детей. У фламинго нянька лишь некоторым воспитанникам приходится теткой, бабушкой, прабабушкой, а для большинства из них она чужая. Она просто не может быть в непосредственном родстве с таким количеством птенцов.
Для получения аттестата зрелости необходимо пройти два основных курса и несколько вспомогательных. Одна из главных задач обучения – научить малыша добывать корм. Этот цикл занимает у животных несколько недель, месяцев и даже лет. Орлы-беркуты сначала кормят своих птенцов только печенью убитых животных, да и ту мать поначалу рвет на мелкие кусочки. Когда птенец подрастет, ему приносят целую печень зайца. Помучившись немного и убедившись, что целиком ее не проглотить, он начинает вспоминать, как орудовала его мать, и пробует самостоятельно повторить эту процедуру. Еще немного позже мать принесет в гнездо полностью обглоданный скелет зайца, внутри которого останется одна печень. Это первый урок по извлечению печени из тела животного. На другом уроке птенцу будет предложено найти печень среди других внутренностей. На следующем – извлечь печень из целой тушки. Затем мать перейдет к обучению разделывания свежеубитой добычи. Птенцу необходимо привыкнуть к более грубой пище – обычному мясу.
Вторая важная часть пищевой программы начинается, когда птенец уже хорошо летает. Теперь родители берут его с собой на охоту. Сначала он – простой зритель, принимающий участие лишь в разделке добычи. Затем ему поручают добить обессилевшую дичь, потом – поймать раненого, но еще способного передвигаться зверька. Позже настанет время экзамена. Мать или отец высмотрят молодого и неопытного зайчонка. Они заставят его побегать по степи, но сами не нападают, предоставляя право сделать это молодому орлу. Если ему это сразу не удается, родители будут снова и снова снижаться к земле, выгоняя затаившегося под кустом зверька. Так будет продолжаться, пока ученик не покажет, на что он способен. Вот теперь экзамен на аттестат зрелости сдан. Но чтобы стать первоклассным охотником, орлу придется еще совершенствоваться и совершенствоваться.
Чомги, обучая птенцов ловить рыбу, подбрасывают им уже немного помятых мальков. Если малыши не хватают их тотчас, родители дают рыбешке немного отплыть, снова ее ловят и опять бросают птенцам, пока те не поймут, что от них требуется.
В курсе «добыча пропитания» могут быть очень сложные программы. Важной частью меню дарвиновских вьюрков являются личинки насекомых, живущих в гнилой древесине. Внимательно прислушавшись к звукам, исходящим из старой, трухлявой ветки, птица начинает проделывать отверстие в коре, пока не вскроет ход личинки-древоточца. Затем вьюрок отыскивает остренькую палочку или отламывает от соседнего кактуса подходящую иглу и, ловко орудуя ею в ходе, проделанном личинкой, накалывает хозяйку или выгоняет ее наружу.
Птенцы вьюрков с раннего детства любят «играть» с острыми палочками, шарят ими в щелях, но добыть личинку – дело сложное. Этому нужно долго учиться, наблюдая за родителями. Сначала нужно уметь отличить мягкие травинки от твердых палочек, острые от тупых, короткие от длинных. Затем наступает время научиться изготовлению и усовершенствованию орудий охоты. Иглу от кактуса нужно отломить. Слишком длинную палочку – укоротить. Когда все эти навыки птенец отработает, остается овладеть самой техникой охоты.
Второй важнейший курс – обучение технике безопасности. Каждый звереныш должен знать, кого ему надо бояться, какие опасности его могут подстерегать и как нужно себя вести, чтобы избежать неприятностей. Самку капана иногда называют морской выдрой. Она знакомит своего детеныша со всеми опасными для него существами. Она объясняет ученику, что от одних врагов нужно искать спасение на дне океана, от других – в густых зарослях морских водорослей – ламинарий, от третьих – на мелководье или даже на прибрежных скалах.
Молодой туренок, кочуя с родным стадом по занимаемому им участку, узнает, что следует опасаться и волка, и барса, и особенно человека. Он изучит тропинки, по которым следует убегать от врагов, места, где можно перескочить через пропасть, запомнит отстойники – высокие отвесные скалы, где можно пережидать опасность.
Кроме общей программы обучения многим животным полагается проходить спецкурсы. Новорожденный детеныш капана утонуть не может, он просто легче воды. Но ему следует уметь лежать на спине, переворачиваться на животик, позже – забираться матери на грудь.
Еще совсем маленьким он должен уметь набрать полные легкие воздуха, когда мать в минуту опасности решит нырнуть с ним на дно. Затем ему предстоит научиться передвигаться, сначала по поверхности воды, а потом самостоятельно нырять.
У детеныша серого кита другие проблемы. Как это ни покажется странным, но новорожденный китенок совершенно не умеет плавать. Брошенный на произвол судьбы, он будет судорожно работать своим хвостом, но от этого только скорее станет погружаться на дно. Мать и нянька должны постоянно поддерживать его и внимательно следить, чтобы он не набрал в легкие морской воды.
Серые киты давно бы перестали существовать, если бы на земле исчезли тихие, заброшенные человеком морские лагуны, хорошо защищенные от океанской волны. Только в этих спокойных заливах китихи могут благополучно вынянчить своих детенышей.
К сожалению, даже в самой хорошей школе овладеть всем объемом знаний ученики не успевают. Каждому школяру приходится немало поработать самостоятельно, выполняя «домашние задания». Молодой бельчонок разгрызет любой орех, но сделает это неумело и провозится с ним долго. Однако уже после нескольких упражнений юная белка будет это делать так же быстро и ловко, как и ее мать.
Детеныши, живущие вместе с родителями, систематически учатся, проходя обязательные курсы обучения, и даже сдают экзамены. Объем приобретаемых ими знаний зависит от их усердия и, что еще важнее, от того, насколько широко образованы их родители. Чем больше знают и умеют отец и мать, тем более знающими, более приспособленными к жизни окажутся их дети. Это значит, что у них будет больше шансов выжить, чем у детей менее умелых родителей. Став взрослыми, они в свою очередь передадут своим детям все знания, полученные в детстве от матери и отца, а также все то, чему научатся позже. Неудивительно, что в борьбе за существование чаще выживают представители «высокообразованных» династий, а династии менее способных, менее умелых животных погибают, не оставив потомства.
Выходит, что для животных, живущих семьями, прямой расчет хорошо учиться и очень важно иметь отлично устроенный мозг. У низших животных он совершенствовался медленно. В устройстве мозга у представителей различных классов низших позвоночных животных – круглоротых, рыб, земноводных и пресмыкающихся – не очень существенные отличия. Зато в процессе эволюции класса млекопитающих он развивался бурными темпами. Мозг ежа и землеройки еще похож на мозг черепахи. Мозг кролика, кошки, собаки значительно сложнее. А устройство мозга дельфинов и обезьян, особенно человекообразных, уже близко к человеческому. Вот как оказалось выгодно жить семьями и стадами. Возможность учиться у старших создала благоприятные условия для быстрого совершенствования мозга высших животных.

Заочное обучение

Цирк любят все. В каком бы городе ни шло цирковое представление, в кассах никогда не остается нераспроданных билетов. Разнообразие номеров в цирковых программах столь велико, что они способны удовлетворить вкусы любого зрителя. Но особенно единодушно оживляются трибуны, когда на манеже появляются дрессированные животные. И действительно, кого могут оставить равнодушными медведи за рулем автомобиля, прыгающие через горящий обруч тигры или танцующие слоны.
Дрессировщики свято хранят свои профессиональные тайны, но больших секретов в их мастерстве нет. Любая дрессировка – это выработка у животных разнообразных условных рефлексов. Каждый, у кого дома живет кошка, собака или канарейка, невольно становится дрессировщиком.
Условные рефлексы у домашних животных на первый взгляд не похожи на обычные. Понаблюдайте, как ведет себя на прогулке воспитанная собака. Она спокойно идет рядом с хозяином, не натягивает поводок, не бросается за пробежавшей мимо кошкой. Если хозяин пустил ее побегать, она тотчас возвращается на его зов, по команде садится, ложится, подает голос и безукоризненно выполняет много других команд. При этом хозяин редко вознаграждает своего любимца конфеткой или ломтиком сыра, но собака не перестает его слушаться. Почему же так получается? Мы ведь помним, что условные рефлексы угасают, если их перестают подкреплять.
Каждый, кому приходилось иметь дело с собаками, знает, что их можно многому научить, не поощряя лакомством и не пользуясь плеткой. Это, конечно, не означает, что у собак условные рефлексы вырабатываются вовсе без подкрепления. Просто им для домашних животных может служить не только пища или боль. В этой главе будет рассказано о том, как в этом случае образуются условные рефлексы.
Собака, попав в наш дом, видимо, воспринимает семью своих хозяев, как таких же, как она, собак, только почему-то передвигающихся на двух ногах. Она отлично разбирается, кто в нашей «стае» является вожаком, какое место в ней занимает ее непосредственный хозяин и какое отведено ей. Еще с детства она усваивает, что с хозяином спорить бесполезно и самое благоразумное – ему подчиниться. Собака прекрасно понимает, когда хозяин ею доволен, а когда на нее сердится. Его похвала, сказанная ласковым голосом, ласковое поглаживание, почесывание за ухом, другие формы поощрения, вполне заменяют такой вид подкрепления, как пища, а выговор, сделанный строгим голосом, действует не хуже удара хлыстом.
Многие дрессировщики любят прибегать к болевому воздействию, для закрепления нужного навыка. Действительно, нередко достаточно всего одного подкрепления, чтобы образовался прочный оборонительный условный рефлекс. Он будет безукоризненно осуществляться на протяжении многих дней, недель или даже месяцев, и в этот период применять болевое воздействие больше не придется. В данном случае рефлекс тоже каждый раз получает подкрепление, но подкрепление совершенно особое. Давайте разберемся, что здесь служит подкреплением.
В лабораториях у собак в качестве оборонительных условных рефлексов чаще всего вырабатывают отдергивание лапы. Перед началом опыта к собачьей ноге прикрепляют электроды и специальный рычажок. При выработке условного рефлекса сначала включается условный раздражитель, например гудок, а спустя две-три секунды электрический ток, конечно, не слишком сильный. Под воздействием электрического раздражения собака начинает дергать лапой, двигая рычажок, к которому привязана. Когда она поднимает рычажок достаточно высоко, электрический ток автоматически отключается, но стоит лишь лапке с рычажком чуть-чуть опуститься, ток тотчас включается снова. Если одной процедуры оказывается недостаточно, ее повторяют столько раз, сколько требуется, чтобы собака, услышав гудок, высоко поднимала лапу и держала ее поднятой до тех пор, пока звучание гудка не прекратится.
Отвечая на раздражитель условно-рефлекторной реакцией, собака избавляет себя от электричества. Недаром этот вид оборонительных рефлексов называют избегательным. Осуществляя четкую оборонительную реакцию, животному удается избегнуть неприятного воздействия. Избавление от боли и служит подкреплением. Если бы собаку все время подхлестывали ударами электрического тока, несмотря на осуществление ею условного рефлекса, то не было бы смысла поднимать лапу. В таких условиях условный рефлекс не вырабатывается, а у животного может даже развиться невроз – особое заболевание головного мозга.
Существует много видов условных рефлексов, вырабатывающихся с помощью не совсем обычного подкрепления. К их числу относятся так называемые условные рефлексы второго порядка. От обычных условных рефлексов (от условных рефлексов первого порядка) они отличаются тем, что образуются без непосредственного участия безусловных рефлексов. Вместо пищи и болевого воздействия в этом случае используют условные раздражители, способные вызвать четкий условный рефлекс. Например, если хотят выработать у нашей собаки оборонительный условный рефлекс второго порядка на свет, то поступают следующим образом: сначала включают свет, а через две-три секунды к нему присоединяют гудок. На гудок у нас уже выработан условный рефлекс, и естественно, что собака тотчас поднимет лапу. Если, продолжая тренировать условный рефлекс на гудок, время от времени проводить сочетания света и гудка, то образуется оборонительный условный рефлекс второго порядка: наша собака будет теперь поднимать лапу на вспышку света.
Используя в качестве подкрепления условный раздражитель второго порядка, у собак можно выработать условный рефлекс третьего порядка, а у обезьян, имеющих более развитый мозг, удается образовать условные рефлексы четвертого, пятого, даже двадцатого порядка. Образование условных рефлексов второго и более высоких порядков возможно лишь у животных с совершенным мозгом. Вот почему у пчелы может быть образован, да и то с большим трудом, только условный рефлекс второго порядка, а у шимпанзе даже рефлексы высоких порядков вырабатываются легко и быстро. Для животных способность образовывать условные рефлексы второго и более высоких порядков имеет огромное значение. Для того чтобы научиться бояться волка, чтобы вид его, голос и запах вызывали у зайца оборонительный рефлекс – бегство или затаивание, – нет необходимости, чтобы волк каждый раз причинял ему боль, хватая за загривок. В этом случае гораздо практичнее заочное обучение, то есть выработка условных рефлексов второго порядка. Их образование связано с меньшим риском, чем условных рефлексов первого порядка, а эффект они обеспечивают такой же.
Дрессировщики, подготавливая цирковой номер, кроме простых условных рефлексов, широко пользуются выработкой условных рефлексов второго порядка. Без них многие трюки и целые цирковые программы осуществить оказалось бы невозможно.
Когда готовят для сцены какой-нибудь трюк, пользуются двумя приемами: или дрессировщик терпеливо ждет, когда животное само совершит нужное ему движение, или побуждает его совершить это движение и сейчас же дает за это лакомство. После нескольких подкреплений рефлекс становится прочным. Можно обоими способами научить медведя стоять на задних лапах. Косолапые мишки и сами любят принимать вертикальную позу. Посидев часок-другой около его клетки, нетрудно дождаться, когда он встанет на дыбы, или, подняв высоко пряник, заставить за ним потянуться. Смотришь, за один-два дня можно научить делать это по команде.
Трудней заставить животное выполнять такие движения, которые ему не свойственны. Приходится идти на хитрость или прибегать к силе. В старину на базарах в ярмарках не обходилось без выступлений цыган с дрессированным медведем. Самый обычный номер – пляшущий медведь. Процедура обучения известна. Сначала Топтыгина учили стоять на задних ногах, затем, потянув за вставленное в нос кольцо, заставляли ходить и каждый шаг, естественно, поощряли пищевыми подачками. На следующем этапе нагревали лист железа, накрывали его стареньким половичком и заводили на него четвероногого артиста. Железо жгло пятки, мишка невольно переминался с ноги на ногу и получал за это мед. Немного терпения, и он запоминал, что на половичке следует переминаться с ноги на ногу, если желаешь полакомиться медом. Номер с танцующим медведем был готов.
Примерно так же в наши дни учат медведей езде на велосипеде. Сначала заставляют молодого мишку встать на задние ноги, затем сзади подставляют табуретку и требуют, чтобы мишка оперся о нее крестцом, и тотчас подкармливают. Да ученик и сам чувствует, что так он держится устойчивее. Теперь его нетрудно заставить и сесть на табуретку, а когда он с ней достаточно освоится – и на седло неподвижно закрепленного велосипеда. На следующем уроке мишку учат ставить ноги на надежно закрепленные педали. Если он сам не догадывается это сделать, ставят насильно. Потом таким же образом учат нажимать на педали, затем ехать, придерживая велосипед, чтобы косолапый артист не упал, пока ученик не научится сам балансировать. Наконец, учат пользоваться рулем и ехать в нужном направлении. Сходным способом подготавливают многие номера, но, к сожалению, он не может быть применим во всех случаях дрессировки.
Голуби легко поддаются обучению, пока оно идет на земле. Для воздушных трюков нужны особые приемы. Предположим, дрессировщик хочет, чтобы птица вылетела из-под купола цирка, перекувырнулась в воздухе над центром арены и улетела через открытую дверь в цирковую конюшню. Специально обучать голубя технике кувыркания не приходится. Представителям некоторых пород голубей этот навык передается по наследству. Задача только в том, чтобы придумать, как объяснить птице, чего от нее ждут: куда ей следует лететь, в каком месте нужно перекувырнуться и что делать дальше. Вот если бы тренер мог летать вместе со своим учеником под куполом цирка и после каждого кувыркания протягивать на ладони лакомство. Тогда обучение не требовало бы серьезного труда, но летающих дрессировщиков не бывает.
Для пернатых артистов существуют специальные приемы тренировки. Сначала дрессировщик садится рядом с голубем, берет в зубы свисток и четыре-пять раз в минуту подает сигнал, каждый раз давая после него ученику пшеничное зернышко. Процедура не сложная, голубь быстро запомнит, что вслед за свистком немедленно появляется корм. Однако тренер не торопится и повторяет уроки, пока голубь не научится по свистку бросать все дела и спешить за угощением. Теперь можно приступать к тренировке на арене. Дрессировщик усаживается внизу, а ассистент несет голубя наверх. Когда ученик, немного полетав, спускается вниз, его каждый раз возвращают под купол, пока он в конце концов не перевернется. Тогда немедленно раздается знакомый свисток, и проголодавшаяся птица сломя голову летит за вознаграждением.
Тренировка продолжается до тех пор, пока голубь не заметит, что свисток звучит, только когда он перекувыркивается в воздухе, и теперь при каждом полете выполняет эту фигуру. Однако на следующих уроках свисток звучит, только когда птица кувыркается над ареной или недалеко от нее, затем только в том случае, если фигура выполнена над центром арены. В следующий раз дрессировщик садится в дверях, и голубь летит за кормом туда. Еще несколько подобных уроков, и воздушный акробат готов для выступления – у него образовался условный рефлекс второго порядка.

Клевать или нет?

Мы уже имели возможность убедиться, что низшие животные прекрасно осведомлены, какой пищей им следует питаться. Детеныши высших животных такими талантами не наделены. Им приходится учиться по внешнему виду отличать вкусную и полезную пищу от вещей несъедобных или ядовитых. А теперь попробуем разобраться, нужно ли учиться узнавать предметы, отличать шарик от кубика, длинную палочку от короткой, красный цвет от зеленого. И как животные учатся на глаз определять расстояние до заинтересовавших их предметов. Для выяснения этого вопроса лучше всего подходят только что вылупившиеся из яйца цыплята. С одной стороны, эти желторотики – вполне самостоятельные существа, а значит, годятся для серьезного исследования. С другой стороны – ученые могут быть уверены, что, находясь в яйце, за стенкой из непрозрачной скорлупы, они не могли тренировать свое зрение. Значит, цыплята или должны появляться на свет с умением «узнавать» предметы, или можно будет понаблюдать, как они этому учатся.
Только что выклюнувшийся в инкубаторе цыпленок, едва успев обсохнуть и согреться, начинает клевать мелко нарубленный яичный желток. Если за малышом понаблюдать внимательно, можно заметить, что новорожденный делает это далеко не идеально. Иногда он промахивается, а в тех случаях, когда попадает в желток, ему не всегда удается подхватить порцию пищи. В общем, цыплята справляются со своей работой не лучшим образом. Но, если вспомнить, как трудно и долго учатся пользоваться ложкой человеческие детеныши, становится совершенно очевидно, что способность клевать у цыплят врожденная.
Ну хорошо, клевать цыплята умеют от рождения; но могут ли по внешнему виду отличить кусочек желтка, крошки хлеба от песчинок и других несъедобных предметов?
Ученые решили выяснить, как птенцы решают, что годится в пищу, а что клевать не стоит.
Сотню инкубаторных цыплят выпустили на манеж, на стенках которого были нарисованы четыре картинки: кружок, овал, пирамидка и звездочка. В стенки манежа были встроены специальные чувствительные датчики. Когда цыпленок клевал картинку, датчик посылал электрический сигнал, а счетчик, спрятанный за стенкой, подсчитывал число клевков.
Голодные цыплята не заставили себя просить, они действительно клевали картинки, однако относились к ним избирательно. Некоторые картинки их привлекали особенно сильно, а другие они клевали лишь изредка. Каждый желторотик клюнул овал и кружочек по двести–триста раз, в то время как пирамидку и звездочку – всего двадцать–двадцать пять раз! Значит, малыши действительно знают заранее, какую форму должна иметь пища. Еще отчетливее способность различать форму предметов выявилась, когда картинки заменили маленькими фигурками: шариком, эллипсоидом, пирамидкой и звездочкой. Эту колючку малыщи предпочитали вообще не трогать!
Ученые называют зрение дистантным видом органов чувств. Чтобы определить с помощью осязания, что за предмет находится у нас в кармане, его необходимо взять в руку, ощупать, то есть вступить с ним в непосредственный контакт. Чтобы почувствовать вкус, пищу нужно положить себе на язык. А зрение позволяет нам узнавать предметы, находясь от них иногда на значительном расстоянии. Преимущества зрения этим не исчерпываются. Оно позволяет нам тем же бесконтактным способом определять местоположение в пространстве любого интересующего нас предмета и оценивать расстояние до него.
Еще недавно считали, что умению определять расстояние на глаз нужно учиться. Предполагали, что, когда ребенок тянет руку к заинтересовавшему его предмету или бежит через комнату, чтобы им завладеть, зрительные впечатления сравниваются с мышечными ощущениями в протянутой руке или в мышцах ног, отмеряющих шагами ширину комнаты. Ученые были уверены, что только постоянные упражнения приводят к тому, что маленький человек в конце концов научится точно определять на глаз любое расстояние.
Долго не удавалось придумать эксперимент, чтобы проверить это предположение. Помогли крысы. Новорожденных крысят сто дней выращивали без света. Им разрешали бегать, лазать, резвиться, но в полной темноте. Детеныши других животных темноту переносят с трудом. Без света рецепторы глаз и зрительные системы мозга развиваются плохо. Выращенные в темноте животные на всю жизнь остаются подслеповатыми. Но для крысят отсутствие света не опасно. Они и в естественных условиях первые месяцы жизни проводят в глубоких норах, в подземельях, в других укрытиях, куда свет не проникает.
Крысенка, как и любое другое животное, не спросишь, что он видит. Об этом можно судить только по его поведению. Как и другие грызуны, крысята появляются на свет слепыми и совсем беспомощными. К тому времени, когда у них откроются глаза, они еще и ползать толком не способны. По поведению такого беспомощного существа невозможно понять, правильно он оценивает расстояние или делать это еще не умеет. Вот почему опыт решено было провести на вполне развитых стодневных животных. А чтобы они не могли за это время научиться зрительной оценке расстояний, их с рождения выдерживали в темноте.
Эксперименты преследовали цель – выяснить, способны ли животные совершать прицельные прыжки. Молодых крыс, впервые оказавшихся в освещенном помещении, сажали на небольшую платформу. На расстоянии двух-трех сантиметров от нее находилась другая платформа, где крысу ждала вкусно пахнувшая пища. Животные без труда перепрыгивали с платформы на платформу и каждый раз получали за это вознаграждение. Убедившись, что крысы поняли задание, ученые раздвинули платформы на значительное расстояние и снимали на кинопленку поведение животных. Кинокадры подтвердили, что прыжки крысят оставались точными. Ни одно животное не промахнулось, не свалилось на пол, не шлепнулось в центре платформы, где лежало угощение, и не повисло на ее краю. Это означало, что крысы точно оценивали расстояние между платформами и правильно соизмеряли свои усилия, чтобы осуществить прицельный прыжок. И все это они сумели сделать с первого раза без предварительной тренировки.
Один эксперимент не делает погоды. Обычно в процессе исследования используют разные методы и разных животных. Очень интересные результаты были получены в опытах с цыплятами. Их не приходится неделями выдерживать в темноте, дожидаясь, пока они подрастут и возмужают, что очень удобно.
Схватить с пола зернышко можно, лишь подойдя к нему на определенное расстояние, а затем точно соразмерив движение головы и шеи, иначе неизбежен промах. Наблюдения говорили о том, что и у цыплят способность определять расстояние – врожденная. Правда, оставались некоторые сомнения, а вдруг цыплята невероятно способные ученики, схватывающие все на лету и уже через несколько минут овладевающие умением определять расстояние на глаз, а нам кажется, будто эта способность у них врожденная.
Чтобы разобраться в этом вопросе, большой партии цыплят надели очки, в которых все предметы должны были казаться ближе. Зернышко, лежащее в пяти–семи сантиметрах от цыпленка, они должны были видеть на полтора-два сантиметра ближе. Другой партии надели очки, удаляющие изображение. В них зерно, лежащее у ног, должно было казаться на полтора-два сантиметра дальше. Выпущенные на манеж, где был рассыпан корм, цыплята принялись клевать. Однако усилия пропадали даром. Никому из них неудалось схватить ни хлебной крошки, ни, просяного зерна. Клювики цыплят первой партии стукали перед лежащими на полу зернами, а малышей второй группы – позади них. Ничего неожиданного здесь не было. Удивительным было другое: и через день, и через три, и через неделю «очкарики» не научились правильно определять расстояние и склевывать норм. Если бы цыплят не кормили искусственно, они умерли бы с голоду, так ничему и не научившись. Этот эксперимент показал, что умение точно оценивать расстояние у цыплят врожденное, не требует усовершенствования и не поддается никакой коррекции. В отличие от цыплят человек легко привыкает к такими искажающим очкам и уже через полчаса перестает ошибаться.
Аналогичные результаты были получены еще в одном эксперименте. Давно известно, что молодые животные боятся высоты, а раз боятся, значит, умеют, хотя бы приблизительно, оценить расстояние до земли. Реакцию новорожденных животных изучали в специальном манеже. Он представляет собою большой лист толстого стекла, легко выдержидающий тяжесть животного, укрепленный в горизонтальном положении на высоте одного-полутора метров от пола. Поперек стекла стелится узкий коврик, образующий дорожку, на которую помещают подопытных животных. С одной стороны от дорожки снизу на стекло рисунком вверх наклеиваются обои. Со стороны кажется, что эта половина стекла лежит на чем-то твердом. С другой стороны дорожки обои наклеивали прямо на пол. Взрослому человеку совершенно ясно, что здесь стекло нависает над небольшой пропастью глубиною в один-полтора метра.
С помощью стеклянного манежа изучили поведение молодых птиц, зверят и даже детей, еще не научившихся ходить. Оказалось, что цыплята, крысята, котята, ягнята, львята, тигрята, детеныши ягуара, снежного барса, различных обезьян, щенки гиен, слонята, а также младенцы сходят (или сползают) с дорожки только в «мелкую» сторону, а на «глубокую» забредать избегают. Значит, они верно оценивают расстояние до пола, а инстинкт им подсказывает, что падение с такой высоты приятных ощущений не доставит. Даже трехдневные детеныши обезьян явно испытывали волнение, когда экспериментаторы их помещали прямо на стекло с «глубокой» стороны манежа. Только водяные черепахи и утки не боялись высоты, да это и неудивительно. Иначе они не решались бы с берега войти в прозрачную воду.
Многочисленные эксперименты, выполненные на самых различных животных, убедили ученых, что основные зрительные реакции, из которых складывается умение видеть окружающий мир таким, каков он есть, в действительности врожденные как для животных, так и для человека. Причем низшие животные, как и цыплята, не могут путем обучения внести изменение в свои зрительные ощущения. Головастики наших серверных лягушек – вегетарианцы. Однако расставшись с хвостом и выйдя на берег маленькими лягушатами, они без всякой подготовки становятся хищниками. Способы охоты и охотничье «оружие» у всех одинаково. Это язык. Снаряд неслишком дальнобойный, но зато весьма удобный. Лягушки, увидев подходящую дичь, выстреливают в нее своим языком. Он вылетает изо рта с такой скоростью, что увидеть это человеческим глазом невозможно, приклеивается к добыче и почти так же быстро втягивается обратно в рот. Чтобы стрелять из «лягушачьего ружья», как и из любого другого, нужно обладать хорошим глазомером. Юные лягушата нигде не учатся охотничьим приемам. С первых дней жизни на берегу они успешно добывают дичь и от голода, как правило, не страдают.
Глаз у лягушки, как и у других позвоночных животных, устроен так, что изображение летящей над головой мухи попадает на зрительные рецепторы его нижней части. Мозг, анализируя полученную информацию, «понимает», что предмет, чье изображение оказалось на этом участке сетчатки, может находиться только над головой, и дает команду выстрелить туда языком. Напротив, изображение червяка, ползущего по земле перед животным, попадет на рецепторы верхней части глаза. Мозг, анализируя эту информацию, знает, что предмет должен находиться внизу, и язык выстреливает именно туда. Ученым захотелось узнать, может ли мозг лягушки перестроиться, будет ли способен научиться по-новому оценивать информацию, поступающую от глаз.
Лягушку трудно научить пользоваться очками. Поэтому вместо того чтобы оснастить ее глаза призмами, переворачивающими изображение, лягушек прооперировали. Каждый глаз повернули в орбите на 180° и в таком положении подшили. Вполне понятно, что лягушки теперь неправильно оценивали информацию и при виде летящей над головой мухи упорно стреляли языком вниз, а при виде ползущего по земле червяка – вверх. Удивительным было то, что и через год и через пять лет лягушки так и не смогли научиться пользоваться своими перевернутыми глазами.
Для человека внесение подобных искажений в процесс зрительного восприятия не опасно.
Человеку можно надеть такие очки, что весь мир он увидит вверх ногами. Впервые их рискнул испытать на себе английский психолог Д. Стрэттон. В течение всего эксперимента он носил очки, не снимая. Сначала Стрэттон видел все в перевернутом виде, и жизнь была невыносимой. Ученый шагу не мог ступить, пройти по комнате, не наткнувшись на мебель, не опрокинув что-нибудь по дороге. Но уже к вечеру второго дня он начал лучше ориентироваться. На четвертый день зрение стало переучиваться, хотя временами он еще видел окружающее неправильно. На пятый день ученый уже мог гулять в саду, а на седьмой любоваться красивыми пейзажами. После нескольких дней ношения очков эффект переворачивания исчез и мир стал выглядеть как прежде. Эффект переучивания оказался настолько полным, что очки не мешали пользоваться автомобилем, ездить на велосипеде, играть в теннис.
Видимо, никто из животных привыкнуть к переворачивающим очкам не в состоянии. Цыплята не научились правильно воспринимать расположение окружающих предметов даже после месячного ношения очков. А они всего на 7° сдвигали изображение в сторону. Только обезьяны приспосабливались к жизни в перевернутых очках, но при этом теряли свою обычную жизнерадостность. Видимо, переучивание у них никогда не бывает полным.
Значит, учиться видеть не нужно. И для животных, и для человека эта способность является врожденной. Но только человек путем тренировки может научиться правильно воспринимать мир, если глаза начнут посылать в мгозг искаженную информацию. Зрение для человека является ведущей системой сбора информации. С его помощью мозг учится правильно понимать информацию других органов чувств.
О ведущей роли зрения поведал оригинальный эксперимент. В маленькой камере, стоящей на столе, дно затянуто непрозрачной материей. В центре на материю помещают металлический диск диаметром три сантиметра. В камеру можно заглянуть только через уменьшающую линзу, и благодаря этому диск кажется значительно меньше, чем на самом деле.
Испытуемому позволяют оценить размер диска на ощупь, исследуя его рукой снизу через ткань дна камеры. И вот что странно: ни у кого из испытуемых величина диска не вызвала недоумения. При ощупывании рукой все воспринимали его таким же маленьким, каким он казался через уменьшающую линзу.
В другом эксперименте в камеру помещали металлический квадрат, а уменьшающую линзу заменили цилиндрическим оптическим устройством, благодаря чему квадрат казался испытуемому длинным прямоугольником. И в этом случае ощупывание квадрата рукой не изменило оценки: он воспринимался как продолговатый прямоугольник. Оказывается, когда различные органы чувств снабжают нас противоречивой информацией, мы верим показаниям зрения. Не это ли свойство нашего мозга мы невольно подчеркиваем, когда говорим, что «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать».
Зрение настолько доминирует над остальными органами чувств, что с его помощью нетрудно переучить осязание. Для. этого испытуемому дают возможность в течение тридцати минут смотреть через уменьшающую линзу на квадраты различной величины и ощупывать их рукой через ткань. За полчаса рука и мозг привыкают воспринимать металлические фигурки значительно более мелкими, чем они есть на самом деле. Затем испытуемому показывают образец и просят на ощупь, не глядя на них, найти квадраты такой же величины. Обычно отобранными оказываются более крупные фигуры, чем использованный эталон.
Даже у человека зрение с первых дней нашей жизни является главным поставщиком информации об окружающем мире, и мозгу не приходится учиться ее понимать. Новорожденным детям от семи дней и старше с помощью специального проектора так показывали различные картины, что изображение предметов повисало в пространстве между ребенком и экраном, где в действительности ничего не было. Обычно малыши тянулись к предмету, пытались его схватить и обнаруживали явные признаки неудовольствия, когда им это не удавалось. В других случаях вместо изображения предмета малышу показывали изображение чего-то текучего, неопределенного, какой-то цветной водопад. В этих случаях дети хотя и тянулись к изображению, но попытки схватить его не проявляли. Они демонстрировали ученым разное отношение к увиденным предметам, способность на глаз, без предварительного обучения, отличать телесно весомые, осязаемые вещи от чего-то такого, что в руки взять нельзя.
Головастики, цыплята, крысы, а затем и дети убедили ученых, что мозгу нет необходимости учиться воспринимать зрительную информацию. Эти способности и животным, и людям передаются по наследству.
Напротив, пользоваться осязанием без предварительного обучения невозможно. Почему такая разница? Очень просто! Глаз – древнее приобретение. Способность воспринимать свет возникла еще у одноклеточных животных. За миллионы лет эволюции умение анализировать зрительную информацию прочно закрепилось за мозгом и теперь передается от родителей к детям по наследству. А рука возникла совсем недавно. До человека ею владели лишь обезьяны. Лошадиным копытом и даже собачьей лапой предмет не ощупаешь. Строгие правила обработки осязательной информации еще окончательно не сложились, и мозгу каждого индивидуума этому приходится обучаться персонально.

Трудный выбор

И в лаборатории, и в природе условные рефлексы вырабатываются обычно на достаточно определенные, конкретные раздражители. Гораздо проще выработать у собаки пищевой рефлекс на звук определенного колокольчика, гудка или свистка, чем научить ее на любой, абсолютно на любой, звук, каким бы он ни был и где бы ни раздавался, опрометью бежать к кормушке.
Животные способны различать раздражители по любому конкретному признаку. Ученые давно убедились, что они умеют сравнивать самые, различные раздражители и замечают, что одни предметы больше, а другие меньше, одни движутся быстрее, другие медленнее, одни звуки громче, а другие тише. Детям в возрасте трех-четырех лет подобные наблюдения помогают освоить такие понятия, как «больше», «громче», «тяжелее», «холоднее» или «медленнее». А способны ли животные сформировать подобные понятия и пользоваться ими? Оказалось, что им совсем не безразлично, как раздражители относятся друг к другу по величине, силе, громкости, яркости, тяжести, продолжительности, скорости и так далее. Они обращают на это внимание и делают из своих наблюдений определенные выводы.
Убедил в этом ученых простой опыт. Собак помещали в камеру, где находилось несколько кормушек. Время от времени над кормушками появляются два круга, большой и маленький. Те кормушки, над которыми возникал большой круг, всегда оставались пустыми, а там, где оказывался маленький, – был корм. Этот круг каждый раз появлялся над новой кормушкой, но собака в конце концов понимала, что нужно бежать туда, где круг поменьше, и никогда не ошибалась.
Тогда опыт усложнили. Большие круги убрали, а маленькие, те, что раньше сигнализировали о наличии в кормушке корма, продолжали использовать в паре с новыми совсем крохотными кружочками. Куда теперь побежит собака? Туда, где появился крохотный кружочек. Ведь у нее выработался рефлекс – пища там, где самый маленький круг. Ученые называют такие реакции рефлексом на отношение раздражителей.
Представления «больше» и «меньше» применимы, конечно, не только к кругам. Это очевидно даже для животных Если круги заменить квадратами, ромбами, треугольниками, объемными фигурами, четко различающимися по размеру, им не придется объяснять, что к чему. Собаки сами догадаются, что корм нужно искать в той кормушке, где фигура маленькая.
Иногда при переходе от кругов к шарам или тем более к кубикам животные теряются. Они ведь мыслят очень конкретно. Способность делать обобщения у них развита недостаточно сильно. Тогда они относятся к очередному заданию как к совсем новой задаче и в конце концов с ней справляются. Решив три-четыре подобные задачи, животное поймет, что корм следует искать не возле маленького круга, шара или пирамидки, а возле любой маленькой фигуры, и следующая задача уже не вызовет затруднений.
Улавливание соотношений между раздражителями по величине, яркости, тяжести или по другому признаку означает способность формирования одного из видов элементарных абстракций. Когда ученые впервые занялись исследованиями в этой области, у них не было уверенности, что собаки справятся с подобной задачей. Они думали, что способностью к образованию условных рефлексов на отношение раздражителей могут обладать лишь наиболее развитые животные. Вопреки ожиданию оказалось, что этот вид условных рефлексов без особого труда вырабатывается не только у обезьян и собак, но и у низших млекопитающих, вроде морских свинок и мышей, у птиц, ящериц, черепах и даже у рыб.
Как теперь выяснилось, рефлекс на отношение раздражителей имеет весьма простой механизм. В этом нет ничего удивительного. Такие «понятия», как «больше» или «меньше», «доступны пониманию» даже самых простых технических устройств. Обыкновенные чашечные весы четко реагируют опусканием вниз чаши с более тяжелым грузом. Видимо, и в мозгу существуют какие-то приспособления для сравнения раздражителей по присущим им важнейшим признакам. Животным постоянно приходится что-то сравнивать. Это умение имеет в их жизни большое значение.

Неприметная добавка

Загадки мозга трудно разгадывать. Далеко не сразу удается разобраться, что в его работе особенно важно, а что имеет второстепенное значение, какие формы деятельности даются ему легко, а какие требуют напряжения всех его сил. Ученым казалось, что способность животных улавливать, как по величине, тяжести, громкости и другим показателям, как соотносятся раздражители друг с другом должна свидетельствовать о высоком развитии мозга, а выяснилось, что с этим легко справляются даже рыбы. Зато нередко в работе мозга обнаруживают такие способности, которые на первый взгляд не могут существенно улучшить его работу, а в действительности переводят мозговую деятельность на новый, более высокий уровень. Таким незаметным усовершенствованием является способность к образованию ассоциаций.
Последние годы жизни И.П. Павлова больше всего интересовали самые сложные формы условно-рефлекторной деятельности, особенности работы мозга человекообразных обезьян. Он приступил и к непосредственному изучению здорового и больного мозга человека. К началу XX века психологи уже накопили много сведений о человеческой психике, но Павлову хотелось знать больше. Психология – это наука, изучающая различные проявления психической деятельности мозга, а физиологов интересуют мозговые механизмы этой деятельности. Психологи в подобные вопросы не вникают.
Одно из важнейших психических явлений, давно привлекавшее внимание ученых, – ассоциации. Этим термином называют связи, возникающие у человека между идеями, представлениями, чувствами. Ассоциации проявляются в том, что одна идея, определенное представление или чувство дают толчок к возникновению у человека связанных с ними идей, представлений и чувств. Пример простейшей ассоциации – связь между вспышкой молнии и последующим раскатом грома. Когда разражается гроза, каждый из нас вслед за очередной молнией невольно начинает прислушиваться, ожидая, когда раздастся гром.
Психологи чаще всего изучают ассоциации между словами. Испытуемому читают специально подготовленный набор слов или коротких предложений и просят на каждое из них отвечать первым пришедшим в голову словом. Так ученые узнают, какие ассоциации между словами существуют у испытуемого. У каждого человека собственный набор ассоциаций, однако многие из них настолько универсальны, что присущи любому человеку. В этом каждый может убедиться сам. Попросите вашего товарища быстро, не задумываясь, ответить любым словом на десять–пятнадцать слов и фраз. На слово «сено» он почти наверняка ответит – «солома», а на фразу «лучший друг человека» – «собака».
Ассоциации очень напоминают условные рефлексы. Ивану Петровичу хотелось думать, что они легко образуются и у животных, но он не знал, как это проверить. У человека нетрудно выяснить, вызывает ли у него вспышка молнии представление о том, что вслед за ней должен последовать удар грома. Человек о возникающих у него ассоциациях расскажет сам. Но как спросить об этом собаку?
Очень долго физиологи не могли придумать способа для изучения ассоциаций, но в конце концов проблема была решена. И.П. Павлов поручил исследование двум своим старейшим и надежным сотрудникам. Они должны были выяснить, возникают ли у собак ассоциации и как они образуются. Исследователи решили, что ассоциации следует вырабатывать примерно так же, как условные рефлексы. В камере, где находилась собака, на пять секунд вспыхивал свет, а затем начинал гудеть гудок. Или использовались другие раздражители: сначала звучал звонок, потом начинала действовать касалка, особый приборчик, предназначенный для раздражения кожи. Каждую пару раздражителей применяли тридцать раз. Предполагалось, что этого вполне достаточно, чтобы возникла ассоциация. Но как убедиться, что она образовалась? Для этого нашелся простой способ. Проведя тридцать сочетаний света и гудка, ученые затем вырабатывали на гудок обычный пищевой рефлекс. Повторяю, рефлекс вырабатывали на гудок, но выяснилось, что и свет, который никогда пищей не подкреплялся, теперь тоже начинал вызывать у собаки пищевую реакцию. Это свидетельствовало о том, что ассоциация между светом и гудком образовалась.
Когда исследование было закончено, исполнители опубликовали его результаты. Статья, появившаяся в научном журнале, называлась «Условный рефлекс как ассоциация». В ней исследователи доказывали, что между условными рефлексами и ассоциациями нет существенных различий. Единственное их отличие состоит в том, что условные рефлексы образуются при сочетании малозначащего для животного и безусловного раздражителей, а ассоциации возникают при сочетании любых, в том числе малозначащих раздражителей, не вызывающих ни пищевой, ни оборонительной реакции.
Образование у животных ассоциаций изучено пока недостаточно. Слишком трудоемкими оказались такие исследования. Однако удалось выяснить, что они образуются только у высших животных, у птиц и млекопитающих, у которых хорошо развиты большие полушария головного мозга. Может показаться, что новая способность мозга никаких дополнительных преимуществ ему не дает. Однако на поверку это маленькое, трудно заметное усовершенствование мозга, оборачивается большими выгодами.
Ассоциации позволяют животным накапливать знания о мире, в котором они живут. В связи с образованием условных рефлексов животные познают самые важные для них закономерности: что может годиться в пищу, как ее добыть, чего следует остерегаться, как следует себя вести, чтобы избежать опасности. Ассоциации дают возможность познавать любые закономерности. В результате их образования у животного складывается картина мира. Конечно, некоторые ассоциации не принесут животному никакой пользы, но большинство когда-нибудь пригодится. У молодой лисицы в начале лета, когда с юга вернутся перелетные птицы, возникают ассоциации между видом и запахом дроздов, особенностями их поведения, их песнями и другими издаваемыми ими звуками. Сначала возникшие ассоциации не сулят лисе никаких выгод: не стоит и пытаться поймать птиц, сидящих на деревьях. Но вот в середине лета знакомые голоса дроздов, их запах вдруг начинают доноситься с земли. Это покинули гнезда птенцы дроздов, еще не научившиеся толком летать. Охота за молодыми несмышленышами может быть очень результативной, а образовавшиеся весной у лисицы ассоциации помогают ей правильно себя вести. Она знает, как выглядит дичь, к которой она подкрадывается, помнит повадки дроздов, и это помогает ей довести охоту до успешного конца.

По мере эволюции животных нашей планеты, их поведение совершенствовалось и усложнялось. И каждый раз это было связано с появлением новых механизмов работы мозга. Одним из важнейших усовершенствований мозговой деятельности является способность к образованию ассоциаций – особого вида временных связей. С одной стороны, они помогают животным накапливать всевозможные знания, а с другой – осуществлять сложные формы поведения при образовании ассоциаций между более простыми реакциями, выстраивая из них целые цепи двигательных актов. В основе большинства наиболее сложных видов поведения высших животных, в том числе тех, о которых дальше пойдет речь, лежат условные рефлексы и различные виды ассоциаций. Возникновение способности к образованию ассоциаций является важным этапом развития мозга.

Ваш комментарий о книге
Обратно в раздел психология