Ориентация в пространстве: существует ли биологический компас?

Известная компания - разработчик навигационных карт провела опрос, в котором участвовали 12,5 тысячи человек из 13 стран мира. Исследователи выясняли, какой процент людей способен ориентироваться в незнакомой местности. Выяснилось, что каждый четвертый не может найти правильное направление без специальных приборов, многие признались, что пользуются косвенными признаками для определения направления. Лишь 7 процентов заявили, что могут всегда находить нужный путь. При этом большинство заполнивших анкеты считают, что ориентирование в пространстве - это врожденный и довольно редкий дар. Действительно ли это так?

С магнитом в голове

Ученые давно пытались найти в человеке дар ориентирования. Еще древние греки задумывались о том, что если почтовым голубям удается безошибочно найти дорогу к дому, то почему бы не поискать такие способности у человека. Известно множество случаев, когда кошки или собаки терялись при дальних поездках в нескольких сотнях километров от дома, а потом благополучно возвращались к хозяевам. А чего стоят ежегодные тысячекилометровые перелеты птиц на зимовку в теплые страны и обратно! Причем кольцевание пернатых дает возможность говорить о том, что одни и те же особи из раза в раз возвращаются к местам обитания своих предков. Лососи из года в год, постранствовав по морским просторам, заходят на нерест в реки, где они появились на свет, чтобы продолжить род. Все эти наблюдения привели людей к выводу о том, что у животных есть некий прибор наподобие компаса или даже навигатора, помогающий безошибочно ориентироваться в пространстве. Такой прибор назвали биологическим компасом.

В течение многих лет ученые пытались определить механизмы действия биологического компаса. Появилось не менее трех десятков теорий о том, где этот навигатор находится у животных и как он работает. В 1975 году исследователь Массачусетского университета Ричард Бейкмор открыл группу бактерий, способных двигаться строго в направлении северного магнитного полюса. В этих микроорганизмах, обитающих внутри животных, обнаружили мельчайшие частицы магнитного железняка. Впоследствии этот элемент нашли в телах многих животных. Причем у голубей он оказался в брюхе. Естественно, ученые не обошли вниманием и человека. Исследования мозга "царя природы" показали наличие в оболочке серого вещества все тех же магнетитов. По мнению ученых, такие магнетиты как раз и нужны для работы простейшего биологического компаса.

Однако дальше теорий дело не пошло. Все исследования остались на бумаге. Попытки технически воссоздать этот самый компас проваливались. Да и зачем он нужен? Ведь люди изобрели обыкновенный магнитный компас, тот, который со стрелкой и шкалой азимута. А кроме того, сама идея, что живые существа ориентируются на местности исключительно благодаря магнитному полю, вызвала серьезные возражения.

По волнам

Одним из тех, кого "не устроила" магнитная теория, был инженер-физик, а ныне кандидат биологических наук Геннадий Швецов. После долгих лет исследований он пришел к выводу, что если бы животные ориентировались по магнитным полюсам подобно простому топографическому прибору, то в мире творилась бы полная неразбериха. "Представьте себе, поделился с "Итогами" своими мыслями биолог, у животного в голове или еще где-нибудь находится компас, реагирующий на магнитное поле Земли. И вот, например, птица влетает в зону магнитной аномалии или в город, где множество посторонних электромагнитных полей. Она бы просто сошла с ума от дезориентации". Эта мысль заставила биолога по-другому взглянуть на проблему биокомпаса и поискать иные механизмы его работы.

Свои исследования Геннадий Швецов начал с той предпосылки, что ориентироваться в пространстве нужно только тем существам, которые активно перемещаются в этом самом пространстве. "Если живое существо обитает на одном месте и ему не нужно куда-то перемещаться, то и знать направления сторон света, по сути, не нужно, - делится своими мыслями ученый. - Компас нужен только тогда, когда необходимо переместиться из точки А в точку Б. Получается, что и механизм ориентирования должен запускаться только во время движения". Изучив способы передвижения животных, биолог пришел к выводу, что все они перемещаются в пространстве волнообразно или периодически. Рыбы совершают колебательные движения хвостом, птицы машут крыльями, собаки и кошки, опираясь на лапы, так или иначе двигаются не строго линейно с постоянной скоростью вперед, а по волне. "Представьте себе, что вы находитесь в троллейбусе, который постоянно тормозит и снова трогается, - поясняет биолог. - При этом ваше тело невольно совершает поступательные движения вперед-назад по инерции. Вот так же происходит и при ходьбе, беге или в полете".

Проведя ряд экспериментов и замеров, Геннадий Швецов заметил, что, когда животное двигается, вокруг него возникает некое силовое поле. Оно формируется при взаимодействии периодического способа передвижения с околоземным пространством, то есть гравитацией и суточным вращением Земли. Это силовое поле в буквальном смысле слова начинает "трясти" тело животного относительно центра массы, как будто на него действует некая невидимая рука. "Происходит обычное взаимодействие физического тела с инерционным полем", - поясняет Геннадий Швецов.

Без помех

Теперь оставалось самое главное - узнать, как организован у животных механизм ориентирования в пространстве. Для этого предстояло найти специальный аппарат в организме, который регистрирует и расшифровывает информацию физического поля. И такой механизм был вскоре найден. Он находится в вестибулярном аппарате животного. "Во внутреннем ухе есть маленький орган - утрикулюс. Он как раз и является анализатором, органом чувства, воспринимающим волны этого неизвестного прежде поля", - полагает ученый. Утрикулюс - это своего рода микрочип, который, с одной стороны, регистрирует вибрацию тела при помощи множества мельчайших волосков, а с другой - расшифровывает их, переводя в цифровые параметры.

Ученый обнаружил, что в утрикулюсе, как в микросхеме, "зашита" программа распознавания вибрации тела и перевода этих данных на язык, понятный мозгу животного. То есть этот орган размером около миллиметра в диаметре и является тем самым биологическим компасом. Причем в отличие от магнитного компаса он обладает гораздо более высоким угловым разрешением, точностью, стабильностью. На его показания не могут повлиять никакие посторонние магнитные поля или другие помехи.

Дальнейшие исследования показали, что цифровая информация из вестибулярного аппарата поступает в головной мозг животного по нервным каналам - своеобразным "проводам". По мнению ученого, в "сером веществе" представителей фауны, способных ориентироваться в пространстве, заложена практически настоящая карта Земли. Она по сути напоминает обыкновенные навигационные карты, используемые в приборах GPS. Только вот разница в том, что у животных нет понятия "погрешность" или "неточность". Там все безгранично точно. А самое главное, на работу этого живого навигатора не могут повлиять ни гроза, ни высоковольтные провода, ни магнитные аномалии. И более того, все эти биологические приборы с картами передаются по наследству, то есть потомство не нуждается в обучении.

От слова к делу

Защитив по своим разработкам кандидатскую диссертацию, биолог обратился к ученым Томского политехнического университета с предложением создать макет биокомпаса. Предложением заинтересовался заведующий кафедрой точного приборостроения доктор технических наук Виктор Дмитриев. В разговоре с корреспондентом "Итогов" он подтвердил, что в течение нескольких лет его лаборатория на основе чертежей и формул Геннадия Швецова создавала макет биокомпаса. Более того, испытания прибора при помощи точной измерительной аппаратуры подтвердили состоятельность идеи. Прибор назвали "Гравитационный инерциальный компас", или сокращенно ГИК.

"Мы убедились, что все действительно работает так, как полагал Геннадий Швецов. С технической точки зрения биокомпас реализовать можно. Мы разработали определенную концепцию, при которой определение местоположения может осуществляться без погрешности", - рассказал Виктор Дмитриев. По словам ученого, "уникальность прибора заключается именно в отсутствии какой-либо погрешности". При этом показания обычного магнитного компаса могут меняться в зависимости от различных факторов. Например, в районе Курской магнитной аномалии погрешность компаса составляет около 40 градусов. Более того, как рассказал Виктор Дмитриев, если в ГИК загрузить карты местности, то получится точнейший навигатор, работающий без космических спутников. То есть так же, как и у животных.

Глух и нем

Казалось бы, можно кричать "Ура!" - биологический компас найден. Ведь из разряда теории на бумаге он перешел в нечто более существенное - технически воплощенный прибор. И впору задуматься о том, что ориентирование на местности у человека происходит так же, как и у животных. Остается только развить эти способности в себе. Однако Геннадий Швецов полностью отрицает возможность того, что человек способен подобно братьям нашим меньшим ориентироваться в пространстве при помощи биокомпаса: "Человек, к сожалению, изначально лишен этой функции. Он ориентируется на уровне сознательного, а животные - на уровне бессознательного". И кому-то из людей именно на уровне сознательного удается лучше ориентироваться на местности, а кому-то хуже. Это равносильно тому, как кто-то лучше разбирается в математике, а кто-то хуже. Ориентирование на местности - это такой же талант, как, допустим, дар рисования.

Люди, по мнению ученого, могут находить стороны света при помощи косвенных признаков - положения Солнца, Луны, наличия мха или лишайника на камнях и деревьях. Неизвестно почему, но у "венца творения" утрикулюс, как утверждает Геннадий Швецов, "глухонемой" - это подтвердили специальные эксперименты ученого. Хотя как физическое тело человек, так же как и любое животное, при движении создает вокруг себя силовое поле, открытое биологом, и все составные части биокомпаса в нем есть, но система не работает. Ученый считает, что "таков был замысел природы".

В поисках истины "Итоги" обратились к человеку, которому неоднократно приходилось бывать в совершенно незнакомой местности и в прямом смысле слова выживать. Офицер элитного отряда СОБРа МВД Александр Д. пять раз был в командировках в горячих точках. Там спецназовец по долгу службы постоянно перемещался по различным лесным маршрутам, не всегда описанным в заданиях и на картах. Александр рассказал, что в первой командировке к нему приставили опытного провожатого, который с легкостью находил путь из любой точки на базу. "Казалось, что у него есть какое-то особое чувство", - поделился впечатлениями офицер. По прошествии времени спецназовец понял, что это чувство выработалось и у него: "Даже не заглядывая в навигатор, я с легкостью мог сориентироваться на местности и выйти, куда надо". Но, приехав домой, он вдруг понял, что снова потерял ощущение уверенности в поисках правильного направления. Тогда-то военный и осознал, что он ориентировался именно по еле уловимым признакам, получаемым органами чувств, но все-таки шел не по наитию, а обдумывал, куда в конкретный момент нужно направляться.

Опытный военный признал, что новое чувство он развить в себе не смог. Хотя кому, как не ему, человеку, специально работавшему над собой в этом направлении, не ощутить действие механизма биокомпаса. Неужели все люди действительно врожденно потеряны в пространстве? Но даже если это и так, то стоит благодарить природу за предоставленную нам возможность творчески мыслить и изобретать приборы, которые в результате не дадут потеряться в пространстве.