Дрожь мироздания

В издательстве Альпина нон-фикшн вышел перевод книги одного из лучших научных журналистов нашего времени Эда Йонга «Необъятный мир: как животные ощущают скрытую от нас реальность». IQ.HSE публикует из неё фрагмент, в котором рассказывается об особом вибрационном восприятии окружающей действительности пауками, а также основанных на нём методах охоты с помощью сетей.

— Предупреждаю, там довольно противно, — говорит Бет Мортимер. И все равно я оказываюсь не готов.

Я напросился посмотреть ее колонию пауков-кругопрядов, предполагая, что мне покажут стройные ряды отдельных клеток. Но вот передо мной открывается тяжелая дверь, и мы проходим через занавес из широких пластиковых лент в просторное помещение, которое когда-то было птичником, а теперь служит вольером свободного выгула для нескольких десятков пауков Nephila. Мы с Мортимер встаём в самом центре этого арахнариума, чтобы не влипнуть в неаккуратные паутины метровой ширины. Сами они почти не видны, но я без труда различаю их по сидящему в центре каждой большому — размером почти с человеческое ухо — пауку. 

В дикой природе паутина кругопряда способна удержать даже летучую мышь — настолько она широкая и прочная. Но здесь их кормят мухами, которые тоже содержатся в условиях свободного выгула. Это и есть противная часть: мух разводят тут же в углу, в компостной куче, где гниют бананы, пересыпанные сухим молоком. Слушая Мортимер, которая рассказывает мне об этой куче и о своей научной работе, посвященной волокнам паутины, я изо всех сил стараюсь не обращать внимания на крупных мясных мух, садящихся мне на голову, на блокнот и на ручку. «Я вожу сюда младшекурсников, но они все до обидного брезгливы», — делится Мортимер.

Человеку, чьи глаза могут охватить всю картину разом и способны разглядеть хотя бы намек на незримые шелковые нити, это помещение представляется лабиринтом смертельных ловушек, которые дожидаются мух. Для паука с его крайне слабым зрением комнаты не существует вообще: есть только паутина и то, от чего она вибрирует. 

Для мух тонкие сети паутины неразличимы, пока они в них не угодят. Мне их почти жаль. «А мне нет, — говорит Мортимер. — Терпеть не могу мух». А вот пауков она обожает, и кругопрядов больше всех. Она изучает и других животных, ощущающих вибрации, в том числе водомерок, цикадок и слонов. Однако кругопряды Nephila, с которых началась её научная карьера, «это неугасающая первая любовь, — признается Мортимер. — Я очень уважаю слонов. Но моя любовь — пауки. И, видя, как много людей заблуждается на их счёт, я ещё больше хочу петь им дифирамбы».

Поразительно, сколько учёных, исследующих вибрационные чувства, занимаются музыкой. Основоположник этого направления Фрей Оссианнильссон играл на скрипке. Рекс Кокрофт до того, как соблазнился биологией, собирался учиться на пианиста. Бет Мортимер и в самом деле поёт, а ещё играет на валторне и фортепиано.

Пауки существуют почти 400 млн лет, и, скорее всего, ровно столько же они производят свои волокна, паутину. Эти волокна — чудо инженерного искусства. Лёгкие и эластичные, они могут быть крепче стали и прочнее кевлара. Пауки делают из них коконы для яиц, устраивают логова, висят на них в воздухе и взмывают в небо (об этом позже). Но самый известный способ их применения у многих видов — круговая ловчая сеть.

Ловчая сеть — это силки, позволяющие перехватывать и обездвиживать летающих насекомых. А еще это система наблюдения, расширяющая охват чувств паука далеко за пределы его тела. На этом теле имеются тысячи щелевидных сенсилл — таких же прорезей, чувствительных к вибрации, как те, благодаря которым улавливает сейсмическую активность жертвы дюнный скорпион. Но у пауков эти щели сосредоточены и вокруг суставов, где они сгруппированы в так называемые лировидные органы. 

С помощью этих чрезвычайно чувствительных органов все пауки ощущают вибрации, прокатывающиеся через любую поверхность, на которой они сидят. Для тигрового блуждающего паука такой поверхностью служит земля. Для плетущих ловчие сети — например, кругопрядов Nephila — это паутина. Такие пауки сами создают поверхность, вибрации которой они будут улавливать. Поэтому ловчая сеть — это не просто субстрат, такой же как почва, песок или стебли растений. Она сплетена пауком и выступает его продолжением. Это тоже составляющая его сенсорной системы, как и щелевидные сенсиллы на теле.

Подобно паукам Nephila из арахнариума Мортимер, большинство кругопрядов усаживаются в центре своей ловчей сети и ставят ноги на радиальные нити, по которым вибрации стягиваются словно в воронку. В таком положении паук отличает вибрации, вызываемые ветром или упавшим листом, от вибраций, которые создаёт барахтающаяся добыча. 

Скорее всего, он вычисляет местоположение этого барахтанья, сравнивая силу вибраций, докатывающихся до каждой из ног. Он способен оценивать и размеры своих пленников и к более крупным приближается с большей осторожностью или не трогает их совсем. Если жертва перестала трепыхаться, паук отыскивает её, намеренно дергая за нити паутины и «слушая» вибрационное эхо. При ловле добычи вибрации затмевают все остальные стимулы. Даже если вкусная муха будет жужжать прямо над головой кругопряда, он просто отмахнётся от неё ногой. Муха опознается как добыча, только когда сотрясает паутину.

Эту абсолютную зависимость кругопрядов от вибраций многие животные научились эксплуатировать, маскируя свои движения. Крохотный паук-росинка Argyrodes ворует добычу у более крупных пауков вроде Nephila, «взламывая» их сети. Спрятавшись где-нибудь поблизости, он протягивает несколько паутинок к центру и вдоль радиальных нитей ловчей сети Nephila, технично врезая свою сенсорную систему в систему более крупного охотника. Таким образом он узнает, когда Nephila кого-то поймал и опутал паутиной, оставив на хранение. Тогда паук-росинка подбегает и съедает добычу сам, часто отрезая спеленутую жертву от основной сети, чтобы хозяин не мог больше за ней следить. 

Argyrodes действует осторожно, чтобы не выдать себя собственными вибрациями. Он бегает по паутине только одновременно с Nephila, а когда тот останавливается, шевелится медленно и плавно. Кроме того, он удерживает все отрезанные нити, чтобы не вызвать подозрений у хозяина, когда их натяжение внезапно ослабнет. Благодаря этим уловкам вор почти всегда остается не пойманным. В одну ловчую сеть кругопряда Nephila могут одновременно врезаться до 40 таких пройдох.

Есть и те, кто не разменивается на мелкие кражи еды и переходит к разбою со смертоубийством. Некоторые насекомые из семейства хищнецов двигаются так осторожно, что украдкой подбираются прямо к пауку, чтобы прикончить его на собственной паутине. Паук-скакун Portia, поедающий других пауков, резко дергает сеть, имитируя падение веточки, и под этим вибрационным прикрытием нападает на кругопряда. 

И Portia, и хищнецы умеют дергать паутину, подражая вибрациям запутавшейся жертвы и выманивая таким образом охотника. Они никак не маскируются внешне, но, пока их вибрации ощущаются так же, как вибрации от насекомого, прутика или дуновения ветра, кругопряд не заметит разницы. Он живет, как выразился Фридрих Барт, «в маленьком тканом мирке, наполненном вибрациями».

Кругопряд не только самостоятельно сооружает свое вибрационное мироздание, но и настраивает его, словно музыкальный инструмент. Диапазон у этого инструмента просто огромный. Стреляя из пневматического пистолета по отдельным нитям паутины и анализируя их движение с помощью скоростной камеры и лазера, Мортимер пришла к выводу, что некоторые типы волокон могут передавать вибрации в гораздо более широком диапазоне скоростей, чем любой другой известный нам материал. 

Теоретически паук умеет менять скорость и силу вибрации, варьируя жесткость паутины, натяжение нитей и общую форму сети. Он может делать это при плетении новой сети — выделяя паутину из паутинных желез с разной скоростью, создавая нити разной толщины или натягивая их потуже, — а может модифицировать уже сплетенную сеть, добавляя, убирая или подтягивая те или иные нити. Он учитывает естественную способность паутины сокращаться от влажности, а потом располагает эти натянутые нити точно как надо. Неизвестно, в какие именно моменты кругопряд может решить проделать что-то из вышеперечисленного, но возможность подстраивать свои чувства и творить собственный умвельт в соответствии со своими потребностями у него совершенно точно имеется.

Такеси Ватанабе выяснил, что японский кругопряд Oclonoba sybotides перестраивает структуру своей ловчей сети, когда проголодается. Он дополняет её спиральным орнаментом, увеличивающим натяжение радиальных нитей и повышающим способность паутины передавать слабые вибрации от более мелкой добычи. Голодному пауку сгодится любая крошка, и чтобы ничего не упустить, он расширяет диапазон своих чувств, меняя свойства паутины.

Но тут есть один важный нюанс: как установил Ватанабе, сытый паук будет точно так же ловить мелких мух, если посадить его на туго натянутую паутину, сплетенную голодным пауком. Паук, по сути, делегирует решение, нападать ли на добычу, своей паутине. Выбор зависит не только от его нейронов, гормонов и прочих внутренних составляющих организма, но и от чего-то внешнего — чего-то, что он может создавать и настраивать. Прежде чем он уловит вибрации своими лировидными органами, паутина определит, какие именно вибрации их достигнут. Паук питается тем, о существовании чего он знает, а границы этого осознания — размах своего умвельта — он определяет сам, видоизменяя ловчую сеть.

Кроме того, кругопряды подтягивают радиальные нити, ведущие к участкам, где раз за разом попадается добыча, то есть концентрируются на самых перспективных секторах паутины.

Таким образом, паутина — это продолжение не только чувств паука, но и его когнитивных процессов. Паук в самом что ни на есть буквальном смысле думает своей паутиной. Настраивая волокна, он настраивает собственный разум.

Тело он тоже может настраивать. Как обнаружила биофизик Наташа Мхатре, печально знаменитая чёрная вдова может подстраивать лировидные органы на своих сочленениях под вибрации разной частоты, меняя положение тела. Черная вдова плетет многослойную бесформенную паутину параллельно земле и обычно висит на ней вниз головой, широко расставив ноги. Но, проголодавшись, она может собирать ноги в «щепоть», принимая сенсорную «позу силы», настраивающую суставы на более высокие частоты.

Как и туго натянутая сеть кругопряда у Ватанабе, эта поза даёт чёрной вдове возможность включить в свой умвельт движения более мелкой добычи, а также, возможно, вывести за пределы восприятия низкочастотные вибрации от ветра. Это, по сути, аналог прищуривания, тоже позволяющий пауку сосредоточить внимание, но выполняемый всем телом. Впрочем, сравнение не совсем точное, поскольку, прищуриваясь, мы сосредоточиваемся на определённой части материального пространства, тогда как чёрная вдова, сжимаясь, сосредоточивается на определённой части информационного пространства. Это как если бы человек, присев на корточки, мог усилить восприятие красной части спектра или, встав в позу «собаки мордой вниз», улавливал бы только высокие звуки.
IQ

8 декабря, 2023 г.