Безусловно, копья данной науки нацелены на поведение. С одной стороны, даже неподготовленному читателю понятно, о чем может идти речь.
А вот хорошо подготовленные люди почему-то мучаются как над определением самого понятия «поведение животных», так и над определением предмета изучения дисциплины. Некоторое время из-за расплывчатости предмета изучения и применения разных методов исследований ученые, занимавшиеся изучением поведения, делились на чистых поведенцев (Д. Романее), этологов (К. Лоренц, Н. Тинберген, К. Фриш), психологов (К. Л. Морган), физиологов (К. Бернар, И. П. Павлов). На самом деле у них у всех был один и тот же предмет изучения: разные проявления жизни животных. Это и локомоции (сосание, ползание щенка, плавание гусей, полеты пчел), и секреторные процессы (маркировка территории мочой, выделение слюны при виде пищи собакой), и сосудодвигательные реакции (изменение окраски кожи, эрекция), и сон, и спячка, и чувство боли, жажды, страха, звуковые и химические сигналы. И как бы мы ни старались составить полный перечень явлений и процессов, интересных специалистам по поведению животных, что-то наверняка будет упущено. Поэтому в современной интерпретации большинство специалистов поведение животных как науку отождествляют с термином «этология», под которым понимают биологию поведения.
Человек устроен так, что его любопытство не имеет предела. Это, может быть, одна из отличительных черт человеческой психики. Понаблюдав за стереотипическими локомоциями животного, исследователь на этом не в состоянии завершить изучение поведения животного. Он захочет узнать смысл действий, причину и механизм их возникновения. Получив ответ на одну загадку, ученый-этолог озадачивается массой других. Квинтэссенцию этих вопросов в свое время кратко сформулировал Николас Тинберген и потом повторял во многих работах, например, в своей популярной книге «Поведение животных». Их оказалось всего четыре. Очень красиво и доступно эти основополагающие вопросы классика этологии перефразировал Д. Мак-Фарленд в своей известной книге «Поведение животных. Психобиология, этология и эволюция» на примере насиживания яиц птицами.
- Почему птицы сидят на яйцах?
- Почему птицы сидят на яйцах?
- Почему птицы сидят на яйцах?
- Почему птицы сидят на яйцах?
Из этого примера видно, что один и тот же очень конкретный вопрос может иметь несколько разных по содержанию ответов. Все определяется тем, на каком слове делается ударение. Однако в совокупности ученый-этолог в данной ситуации ставит перед собой задачу изучить разные стороны этого конкретного поведения птиц. А именно, изучить физиологию насиживания, онтогенез, эволюцию и адаптивное значение этого отологического явления. Итак, предметом изучения этологии является поведение животных.
Для экспериментального ответа на все эти сложные по содержанию вопросы необходимы разные приемы и методы исследований поведения.
Самым первым в историческом плане, но не утратившим своего значения и по сей день, является метод наблюдений. Результаты исследований раннего периода развития этологии базировались исключительно на этом методе. Однако, в силу особенностей человеческой психики, одно и то же наблюдаемое явление в поведении животного трактовалось неодинаково. Достаточно вспомнить антропоморфизм, морганизм и религиозно окрашенные оценки поведения животных на определенных этапах эволюции этологии как науки, т. е. наблюдение как метод исследований страдает субъективизмом.
Современные исследователи поведения животных не отказались от данного метода. Достижения научно-технического прогресса позволили избавиться от субъективной оценки при наблюдениях за поведением животных. Все этапы наблюдения от регистрации явления до оценки его биологического значения в современных этологических исследованиях выполняют аппараты. Регистрацию поведенческих актов доверяют фото — и видеотехнике, обработку наблюдений производят при помощи компьютерной техники. Современная регистрирующая аппаратура во многом превосходит возможности сенсорных систем человека-наблюдателя. Оптическая техника имеет большую световую чувствительность, чем глаз человека. Звукозаписывающие устройства не только слышат, но и графически регистрируют звуки животных. Более того, современная оптика и аудиотехника регистрирует сигналы, восприятие которых человеческим глазом и ухом совершенно невозможно. Так, современные видеокамеры и фотоаппараты фиксируют поведенческие акты в инфракрасных лучах в условиях полной темноты (например, в пещерах, норах, под водой на больших глубинах). Звукозаписывающие аппараты регистрируют инфразвук и ультразвук, т. е. звуковые сигналы животных (летучие мыши, дельфины, грызуны, киты, слоны), которыми они пользуются для коммуникации и которые человеческое ухо не воспринимает.
Неограниченные возможности наблюдения за поведением животных у этологов возникли в связи с появлением доступной цифровой техники. Так, один только бытовой цифровой аппарат с 5-мегапиксельной матрицей предоставляет исследователю возможность скрытно (бесшумно) проводить фотосъемку животных. При этом длиннофокусная оптика позволяет вести наблюдение на большом удалении от животного, т. е. фактически исключает эффект присутствия наблюдателя. Большинство аппаратов этого класса сочетают функции видеосъемки и звукозаписи. Большим преимуществом цифровой техники является оперативный просмотр полученного материала в полевых условиях и его срочное редактирование.
Последующая компьютерная обработка записей обеспечивает объективную количественную интерпретацию качественных изменений поведения животных. Цифровая обработка результатов наблюдений учитывает и статические явления (позы), и динамику поведения (локомоции, секрецию, сосудодвигательные реакции) и вокализацию поведения. При этом автоматически фиксируется время, место и условия освещенности происходящих событий. Таким образом, применение технических средств при наблюдении за поведением животных обеспечивает высокий уровень объективности и максимальную приближенность к естественным условиям жизни животных.
Другим методологическим подходом к изучению биологии поведения животных является эксперимент, который может быть выполнен в природных условиях, в лаборатории и в частично контролируемой среде.
В условиях лаборатории обеспечивается полный контроль за стимулами поведения — исключаются посторонние раздражители (звуки, запахи, социальные факторы), точная регистрация локомоций и других поведенческих проявлений, а также их беспристрастная интерпретация. Скиннеровская камера обеспечивает длительное наблюдение за поведением животных с немедленным вознаграждением в отсутствие человека.
При изучении закономерностей формирования личного опыта, памяти по-прежнему применяются классический метод лабиринта. В зависимости от вида животных и решаемых задач в лабораториях используют несколько разновидностей лабиринта: радиальный, вертикальный, т-образный, Y-образный. Есть лабиринты с изменяемой ориентацией по сторонам света.
При работе с агрессивными животными в условиях частичной изоляции, а также при изучении поведения в дикой природе широкое применение получили различные приспособления, постоянно подающие радиосигнал на определенной частоте (радиоошейник, пилюли, клипсы, серьги, кольца). Чувствительные приборы радиопеленгации, установленные на речных и морских судах, самолетах и вертолетах, а также в полевых опорных пунктах позволяют получить достоверную информацию о скрытом от глаз человека поведении даже таких животных, как полярные медведи, гризли, тигры и львы, киты и мигрирующие лососи, кроты и землеройки.
При изучении миграций животных в их естественной среде обитания кроме радиомаяков используют метод кольцевания, лазерную татуировку, проколы ушных раковин.
Не устарел и павловский метод условных рефлексов. Он незаменим при изучении процессов научения животных и разработки приемов управления их поведением. Метод условных рефлексов используют и при исследовании сенсорных систем, например, рецепции магнитного поля или инфразвука, ультразвука животными при миграциях или для общения в группе.
При решении специальных задач этологи прибегают и к чисто физиологическому инструментарию, например, павловской фистуле, комплексному фистулированию (полифистульные животные при изучении пищевого поведения, голода, жажды).
Большие возможности для понимания психики животных предоставляет метод регистрации биотоков мозга. Электроэнцефалография и стереотаксическая техника позволяют регистрировать электрические ответы различных нервных структур на фоне конкретного поведенческого акта. С другой стороны, электростимуляция определенных зон мозга дает возможность выяснить, какие формы поведения регулируются из этих нервных структур.
Магнитоэнцефалография регистрирует неконтактным способом магнитные поля головного мозга.
Психические процессы исследуют и методом компьютерной томографии. Этот метод позволяет визуализировать особенности строения мозга с помощью компьютера и рентгеновских лучей. Этот метод эффективен при изучении развития психики в процессе онтогенеза и филогенеза.
Еще более широкие возможности для изучения психики животных предлагает метод ядерно-магнитного резонанса (ЯМР). Метод визуализирует строение мозга при жизни животного. ЯМР-томограф позволяет вести наблюдения за структурами мозга, которые не визуализируются никакими другими методами.
Позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ) оценивает метаболическую активность разных структур мозга. Принцип метода заключается в том, что при повышении активности какой-то мозговой структуры в ней усиливается потребление глюкозы. При введении в кровь производной глюкозы (2-дезоксиглюкозы) с радиоактивным изотопом С11, О15 или другим радиоактивным атомом радиоактивная метка накапливается в той части мозга, которая находится в состоянии повышенной функциональной активности. В отличие от обыкновенной глюкозы, ее производная 2-дезоксиглюкоза не используется клетками мозга и не окисляется, а лишь концентрируется в очаге возбуждения.
Важную для понимания поведения животных информацию получают и методом регистрации кожно-гальванической реакции. Метод предполагает регистрацию двух параметров кожи — ее сопротивление и разность потенциалов в двух удаленных друг от друга точках. И тот, и другой параметры изменяются при физических и психических нагрузках.
Метод электромиографии (ЭМГ) предполагает запись электрической активности мышц. Метод весьма полезен при изучении поведения животных, поскольку любое поведенческое проявление базируется на мышечных сокращениях.
Электроокулография — метод регистрации биотоков, происхождение которых связано с движением глаз. Между роговицей глаза, которая имеет положительный заряд, и сетчаткой существует электрический потенциал, величина которого изменяется при движениях глазного яблока. Поскольку любой поведенческий стереотип начинается с ориентировочной реакции с оценкой обстановки при помощи зрения, то электроокулограмма фактически является графическим отображением поведения животного.
Нервная регуляция поведения связана с гуморальными механизмами. Моделирование гормонального состояния (методом экстирпации желез внутренней секреции или за счет фармакологических нагрузок) дает возможность изучать мотивационные механизмы поведения. Транквилизаторы и нейролептики и миорелаксанты применяются для снижения стрессового состояния животных, их агрессивности, коррекции проблемного поведения.
В последние годы для слежения за миграциями грызунов, саранчи, копытных животных, промысловых рыб применяются космические станции. Космические аппараты используются для изучения поведения и психики животных в условиях невесомости. В космосе побывали собаки, мыши, крысы, перепела, выводились из яиц цыплята.
Таким образом, современная этология использует широкий набор методических приемов и технических средств и постоянно по мере развития научно-технического прогресса ими обогащается, не отказываясь в то же время и от классических отологических методов исследований.