Это давало ясное доказательство не только существования у насекомых некоего способа навигации по небесным светилам, но и, что было еще более замечательно, способности разведчика передавать информацию о местоположении источника пищи товарищам по улью.
Затем фон Фриш поместил улей в специально сконструированный кожух, что позволяло ему систематически манипулировать визуальной информацией, доступной пчелам во время исполнения виляющих танцев на горизонтально расположенных сотах. Он обнаружил, что при отсутствии в кожухе солнечного света (при этом там включалось красное освещение, позволявшее наблюдателю следить за происходящим, но невидимое для пчел) пчелы совершенно теряли ориентацию. Однако, когда он включал фонарик, пчелы сразу же согласовывали направление своих танцев с его светом, как будто это было настоящее солнце, – в точности так же, как муравьи Леббока. Перемещая свой фонарик, фон Фриш мог заставить пчел танцевать в любом направлении по своему выбору.
После этого фон Фриш заметил, что пчелам иногда удается правильно сориентировать направление своих танцев, когда они видят даже маленький кусочек неба. Тогда, повторяя гораздо более ранние опыты Санчи с муравьями (о которых он тогда ничего не знал), он установил в крыше трубку, которая позволяла пчелам увидеть только узкий кружок неба, в котором не было видно солнца. Пока небо было безоблачным, пчелы могли танцевать правильно, но, когда в кружке света оказывались облака, это снова дезориентировало их. Затем он попробовал показывать пчелам отраженное изображение участка неба, видного в трубу, и выяснил, что это приводило к смене направления их танца на противоположное.
Полоса наиболее сильной поляризации в безоблачном небе. Солнце находится за спиной наблюдателя
Когда фон Фриш обсудил эти загадочные факты с коллегами-физиками, они предложили объяснение, казавшееся правдоподобным. Они предположили, что пчелы воспринимают поляризованный свет[77].
К тому времени было давно известно, что свет, испускаемый солнцем, состоит из электромагнитных волн, колебания которых происходят в направлениях, перпендикулярных направлению солнечного луча. В свете, распространяющемся в пустом пространстве, присутствуют все возможные ориентации этих волн, но, когда он проходит сквозь атмосферу Земли, происходит фильтрация, подавляющая некоторые из его составляющих. Этот процесс называют поляризацией, и он приводит к образованию в небе характерного узора распределения векторов напряженности электрического поля (Е-векторов). Мы не можем увидеть этот узор невооруженным глазом, но можем при помощи поляризующих фильтров получить некоторое представление о том, как небо может выглядеть для животных, способных его видеть.
Попробуйте встать спиной к солнцу безоблачным утром, надев поляризующие очки. Если вы посмотрите на небо над головой, вы должны увидеть темно-синюю полосу, проходящую слева направо, от горизонта до горизонта. Медленно повернувшись затем на 90 градусов в любую сторону, влево или вправо, можно увидеть, как эта темная полоса постепенно светлеет. Темная полоса отмечает зону максимальной поляризации, а ее ориентация в небе определяется азимутом солнца.
Фон Фриш понял, что, если пчелы способны видеть такие узоры, им нет необходимости видеть само солнце: они могут определить его положение по одним лишь Е-векторам. Вскоре он смог доказать эту гипотезу при помощи поляризующих пленок, которые получил, когда ездил с лекциями по США, от Эдвина Лэнда, изобретателя фотоаппарата «Поляроид»[78].
Пчелиные часы
Открытие у медоносных пчел способности различать поляризационные узоры в небе и прокладывать курс по ним, когда самого солнца не видно, было чрезвычайно важным. Но простое знание положения солнца еще не позволяет животным сохранять прямой курс – во всяком случае, в течение долгого времени. Нужно еще каким-то образом учитывать непрерывное перемещение солнца по небу. А это значит, что нужно следить за ходом времени. Может ли быть так, что в дополнение к прочим поразительным талантам пчел у них есть еще и встроенные часы?
Ключ к ответу на этот вопрос появился еще в 1929 году, но его значение было понято не сразу. Одна из учениц фон Фриша, Ингеборг (Инге) Белинг, установила тогда, что, если медоносных пчел кормить в течение нескольких дней в одно и то же время, в следующие дни они начинают прилетать к кормушке в точности ко времени раздачи пищи. Последующие опыты показали, что это замечательное поведение не зависит от присутствия каких-либо внешних подсказок – например, изменяющегося азимута солнца. В то время фон Фриш не был уверен, является ли этот механизм «бессмысленным даром природы» или имеет какое-то биологическое значение. Определенный ответ на этот вопрос фон Фриш смог дать только в начале 1950-х годов[79].