Как же обычно описывается путь к цели? Можно составить список из нескольких подробных описаний этапов пути: пройдите 100 метров по улице Станционной до первого светофора, идите налево до второго перекрестка, продолжайте движение по прямой до пивной «Пчелка». Затем сверните направо на первой улице за пивной, и примерно через 200 метров на правой стороне улицы будет почта.

Сложный набор указаний, который может не представлять трудностей для нас, лежит за пределами способностей маленького мозга пчелы. Также эти указания необязательны, потому что пчелы способны лететь по прямой. Этот самый короткий из всех возможных путей легко описать единственным направлением, или вектором, указывающим прямо на цель; его длина показывает, как далеко находится цель (рис. 4.20).

Рис. 4.19 Только пчелы, чьи движения стереотипны и строго согласованы с движениями танцующей пчелы и которые следовали за танцором на протяжении нескольких кругов, получают информацию о местоположении источника пищи

Летные пчелы пользуются этим методом. После длительных терпеливых наблюдений за виляющими танцами Карл фон Фриш пришел к выводу, что направление, которое демонстрировалось пчелам в фазе виляния на сотах, постоянно меняется в течение дня, хотя одни и те же пчелы из одного и того же улья посещали один и тот же кормовой участок. Помимо направления виляющей фазы танца, единственной деталью, которая менялась, было движение солнца по небу. Фон Фриш выяснил, что изменения в направлении танца соответствовали положению солнца в разное время дня, и установил, что в танце содержится информация о направлении.

Направление всегда относительно, поэтому необходимо определить начало отсчета. Положение солнца, или угол поляризации света неба, обеспечивает начало отсчета вне улья. Но танцы происходят на вертикально висящих сотах внутри темного улья. Здесь единственным началом отсчета является направленная вниз сила земного притяжения. Во время полета за пределами улья пчелы видят положение солнца. Они переводят угол, который им обозначили в виляющем танце по отношению к направлению силы земного притяжения, в соответствующий угол между ульем и солнцем, и это ведет их к источнику пищи (рис. 4.21). Картина поляризации света неба дает им указание на положение солнца при пасмурном небе.

Рис. 4.20 Пчелы находят путь к источнику пищи при помощи солнечного компаса. Вектор от улья указывает на местоположение источника пищи относительно положения солнца

Кодирование направления в виляющем танце зависит от доступности надежной точки отсчета вроде силы земного притяжения, с которой возможно соотнести информацию о направлении. Точное кодирование пути к источнику пищи возможно только в случае, если поверхности сотов свисают строго вертикально, без чего такой тип передачи информации просто не возник бы. И действительно, такая форма передачи информации отсутствует у колониальных насекомых-строителей вроде шмелей, ос и многих тропических безжалых пчел, у которых в гнездах совсем нет вертикальных поверхностей. Сообщается, что некоторые безжалые пчелы строят вертикально свисающие соты, и эти виды пчел стоило бы исследовать, чтобы узнать, выработался ли у них язык танца, как у медоносных пчел.

Рис. 4.21 Виляющий танец содержит информацию о направлении и расстоянии от источника пищи до улья. В темноте улья направление силы земного притяжения заменяет направление на солнце, зафиксированное сборщицей в полете (стрелка на врезке)

Виляющий танец медоносных пчел также содержит информацию о расстоянии между ульем и кормовым участком. Обнаружение кормового участка – сплошное удовольствие. Мобилизованная особь, которая следовала в указанном направлении к источнику пищи с таким же ароматом, как у пчелы-танцора, может добраться до цели, пользуясь одной лишь этой информацией. Информация о расстоянии в танце, в противоположность информации о направлении, связана с множеством проблем, которые обсуждаются ниже.

Можно отметить некоторые однозначные корреляции: чем дольше будет виляющая стадия танца при одинаковой, по сути, частоте виляющих движений, тем дальше пчеле лететь к источнику пищи. Однако продолжительность виляющей фазы увеличивается пропорционально расстоянию только на первых нескольких сотнях метров; после этого она увеличивается с отставанием, и, следовательно, информация о расстоянии до отдаленных целей менее точна. Человек, наблюдающий за виляющим танцем, едва ли сможет определить различие между танцами для расстояний в 1 и 3 км.

Дополнительную трудность создает использование пчелами визуального одометра[4] для определения дальности полета, о которой сообщается в танце. Данные, полученные с помощью этого одометра, связаны со структурной природой местности, над которой летит пчела.

При полете в структурированном окружении изображения объектов движутся поперек фасеток на поверхности сложного глаза пчелы. В результате этого в поле зрения пчелы возникает «оптический поток», который помогает ей определить скорость своего полета. Мы тоже умеем делать это достаточно хорошо: например, когда разглядываем мелькающие образы из окна движущегося поезда. На основании оптического потока пчелы способны делать вывод о расстоянии, которое они пролетели, – у нас же это получается плохо, если вообще получается.

Некоторые простые эксперименты, проведенные над пчелиным одометром, дали нам понимание многих деталей восприятия мира медоносной пчелой. Медоносные пчелы, которые летят к кормовому участку по узкому туннелю с покрытыми узором стенами, воспринимают искусственно увеличенный оптический поток на коротком расстоянии, которое они должны пролететь (рис. 4.22).

Эти пчелы оказываются обманутыми: они переводят увеличенный оптический поток в более длинное расстояние, в результате соответствующим образом удлиняется и виляющая фаза. Этот простой обман с оценкой расстояния позволяет заглянуть в субъективный опыт пчел: измерение длительности виляющей фазы указывает на дальность расстояния, на которое, как полагают сами пчелы, они улетели.

Использование «обманного туннеля» подтвердило одни идеи и опровергло другие, внесло ясность в спорные вопросы и позволило сделать следующие новые догадки.

Рис. 4.22 Сборщицы, обученные пролетать по узкому туннелю с покрытыми узором стенами на пути к источнику пищи, воспринимают быструю смену образов. Возникающий в результате этого плотный оптический поток приводит к исполнению виляющего танца, в котором фактическое расстояние полета истолковывается неверно

• Опровергнуто мнение о том, что пчелы используют потребление энергии в качестве меры дальности полета.

• Подтверждено использование визуального одометра.

• Подтверждено давнее предположение о том, что измерение расстояния происходит во время полета из улья, а не при возвращении.

• Разрешены длившиеся десятилетиями споры о виляющем танце: действительно ли мобилизованные пчелы следовали информации, закодированной в виляющем танце? Опыт с туннелем позволил получить пчел, которые совершали ошибку, посещая кормовые участки в 6 м от улья, но своим танцем сигнализируя о расстоянии в 30 раз большем. Занятые поисками, мобилизованные пчелы летали не вокруг обозначенного источника пищи, а над территорией, расположенной значительно дальше, где не было для них ничего интересного. Используется информация из танца.