Наиболее развитые представители членистоногих – пчелы, термиты, муравьи – имеют сходное с червями строение нервной системы, а именно параллельные цепочки нервных ганглиев. Но есть и существенные отличия.
Во-первых, размер ганглиев. Ганглии пчелы содержат 850 тысяч нейронов в отличие от червей, у которых число нейронов измеряется лишь сотнями.
Во-вторых, наличие органов чувств. У пчел хорошо развито зрение и обоняние. Зрение пчелы – набор из нескольких тысяч маленьких глазиков – омматидиев. Половина мозга занимается обработкой зрительных образов. Существенную роль для пчелы также играет обоняние.
Посмотрим, на что же способна такая организация системы отражения.
Общественная жизнь пчелы очень сложна. Вскоре после выхода из куколки пчела становится уборщицей. Она чистит ячейки, в которые матка будет откладывать яйца. Через три дня она начинает кормить личинки. Через десять дней обязанности молодой пчелы усложняются. Ей приходится заниматься строительством сот из воска, приемкой меда от пчел-сборщиц, заполнением медом ячеек. На двадцатый день она становится охранником и дежурит у входа в улей. Наконец, взрослая пчела становится сборщицей меда.
Хотя разговаривать пчелы не могут, они все-таки могут обмениваться информацией. Для этого используется специальный танец. Танцем пчела сообщает другим пчелам, в каком направлении находится пища. Но не следует думать, что она просто запомнила свой маршрут и повторяет его в танце. Даже если она нашла пищу путем долгого кружения по местности, другим пчелам она сообщает сразу кратчайший маршрут.
Танец пчелы состоит из пробежек по прямой и вилянии брюшком. Направление пробега указывает угол маршрута по отношению к солнцу. Если источник пищи далеко, то пчела делает круг и опять повторяет танец. За пчелой-танцовщицей следуют другие пчелы, которые повторяют танец и нюхают «солистку». Запах, исходящий от танцовщицы, указывает, на каких цветках искать пищу.
Возможности обучения пчел своеобразны. У пчел хорошо вырабатываются условные рефлексы. Можно научить пчелу садиться на листы бумаги определенного цвета. Пчела определяет время суток, так как от этого зависит, какие виды цветов раскрываются к этому времени. Но условные рефлексы хорошо вырабатываются только на ту деятельность, которой пчела постоянно занимается.
Вершину общественной организации у членистоногих демонстрируют муравьи. Муравей имеет еще более сложное строение органов зрения. Некоторые виды муравьев имеют пару сложных глаз в передней части головы и три простых глаза в верхней части. Кстати, это не предел для насекомых. Тарантул смотрит на мир восемью глазами.
В муравьиных семьях может существовать до десяти каст. Среди муравьев бывают няньки, строители, разведчики, пастухи, фуражиры, солдаты. Все они образуют иерархическую социальную структуру, своеобразный сверхорганизм, который может решать достаточно сложные задачи.
Некоторые виды муравьев разводят скот. Они пасут тлей. Зимой строят им глиняные хлевики, а летом доят. Для этого они щекочут тлей, а те выделяют падь – сладенькую водичку. Если удои большие и пастухи не справляются, то объявляется дополнительный набор. Для этого пастухи просто хватают молодых муравьев и приносят их на пастбище. Если муравьишка попался глупый и убегает, то его приносят снова, пока из него не получится хороший дояр. Не стоит думать, что к разведению скота муравьи относятся менее серьезно, чем люди. Одна семья муравьев Formica rufa собирает в год до полутонны пади.
Муравьи-листорезы разводят плесневый грибок. Для этого они вырезают из листьев специальные кружочки для перегноя и высаживают на них кусочки грибов. Грибами они питаются сами и кормят своих личинок. Процесс выращивания грибов отлично организован. Бригада муравьев-заготовителей срезает кусочки листьев. Бригада муравьев-носильщиков доставляет нарезанные листья в муравейник. Их сопровождают огромные муравьи-солдаты. Доставленные листья пережевываются муравьями-жевателями в кашицу. Этой кашицей удобряют грибы маленькие муравьи-садоводы. В каждой бригаде подбираются муравьи, наилучшим образом приспособленные для данной работы. Вес одного муравья-солдата равен весу 300 муравьев-садоводов.
Муравьи-жнецы запасают зерна пшеницы. У каждого зерна они отгрызают зародыш, чтобы оно не проросло. Промокшие зерна они вытаскивают на поверхность для просушки, а потом аккуратно складывают обратно в норки. Поиском зерен занимаются муравьи-разведчики. Каждый разведчик имеет свой участок и каждый день его обходит. Если разведчик находит созревшие семена, то приводит с собой тысячи фуражиров, которые и приносят зерна в муравейник.
Муравьи-амазонки вообще не любят работать. Войско муравьев-амазонок захватывает личинки бурых лесных муравьев. Те муравьи, которые выводятся из захваченных личинок, становятся рабами и выполняют всю работу по муравейнику.
Общаются муравейчики с помощью запахов. Заметил опасность – выделил химическое вещество. Все, кто унюхал, бегут на помощь и тоже угрожающе пахнут. Чем больше опасность, тем больше запахов и тем больше муравьев бросается на помощь.
Кажется, что столь сложное поведение членистоногих требует сложной нервной системы. Но в действительности это набор автономных программ, которые записаны в определенных ганглиях. Если фуражиры муравья-жнеца бегут по следу разведчика за зернами, то можно сколько угодно сыпать перед ними на дороге семена. Они будут просто перешагивать через них. Их задача – только следовать за разведчиком и брать зерна там, где он покажет.
Сами ганглии у членистоногих тоже независимы, что порождает разделение тела на области отдельного управления. Во время копуляции[2] богомолов самка начинает поедать самца, начиная с головы, но самец продолжает копуляцию. После отделения брюшка у осы ее передняя половина продолжает кормиться.
Инстинктивное поведение социальных членистоногих при всей его сложности – это набор типовых схем реагирования, координация которых осуществляется семьей. Способности к обучению крайне малы.
В копилку эволюции
Членистоногие обзавелись органами чувств – то есть датчиками точного выделения валентных стимулов. Другое изобретение членистоногих – это возможность осуществлять сложное поведение путем коллективной координации.
Глава 4. Появление головного мозга
Накопив бесценный опыт в построении отражающих элементов, природа приступила к построению целостной отражающей системы – головного мозга.
Появление головного мозга привело к принципиально новым возможностям систем отражения, которые мы сейчас и рассмотрим. Но сначала несколько замечаний о том, насколько аккуратно нужно относиться к описанию работы головного мозга.
Где искать причину поведения
Где начало того конца, которым заканчивается начало?
Козьма Прутков
Прежде чем мы начнем разговор о возможностях головного мозга, нужно сделать важное замечание. При описании работы мозга легко впасть в заблуждение – и это происходит со многими людьми. Это заблуждение состоит в приписывании мозгу причины поведения организма.
Пока мы говорили о системе отражения простейших, было очевидно, что поведение бактерии определяется воздействием внешней среды. Мы говорим «бактерия движется к свету» в том смысле, что бактерия реагирует на свет. Можно это выразить и другими словами: «Цель бактерии – достичь центра светового пятна». Но эта фраза уже имеет двойной смысл, так как неясно, кто поставил эту цель бактерии: окружающая среда или она сама. И наконец, если мы скажем, что «бактерия хочет достичь центра светового пятна», то мы сами себя запутаем, ибо такой подход напрочь закрывает нам дорогу к пониманию причин перемещения бактерии. При таком подходе появляется какое-то мистическое начало, управляющее бактерией. Это мистическое начало будет уклоняться от любого анализа, так как его реально не существует, оно привнесено неправильным описанием процесса. Телега поставлена впереди лошади. Вместо реально существующей причины, а именно светового стимула, привнесена вымышленная причина, не имеющая места в действительности.
Мы видим, что даже на таком простом примере можно запутаться, если неправильно описывать то или иное явление. Теперь обратимся к описанию мозга. Животные, обладающие мозгом, демонстрируют явное целенаправленное поведение. Среди множества высказываний о таком поведении сплошь и рядом встречаются фразы: «Собака хочет есть», «Соловей любит петь», «Петя мечтает стать продавцом мороженого». Исследователь, пытающийся разобраться в поведении и воспринимающий эти фразы буквально, вынужден ввести понятие некоторой непознаваемой сущности, которая, собственно, «хочет», «любит», «мечтает». Для человека (а иногда и для животных) в качестве такой сущности обычно используется душа. Дальше исследователь заходит в тупик, так как любые дальнейшие рассуждения приводят к порочному кругу. Душа определяется через действия, а причиной действий является душа.