Шведский природовед, ботаник, зоолог и врач Карл Линней, выдающийся ученый XVIII столетия, в 1735 году в возрасте 28 лет стал доктором медицины. И в том же году опубликовал свою основную работу под названием «Система природы», которая прославила его имя. Эта работа при жизни Линнея выдержала 12 изданий. И каждый раз автор дорабатывал ее, уточнял, дополнял.

В своей «Системе природы» Карл Линней впервые предложил научную классификацию известных тогда растений и животных. В свое время Аристотель описал 454 вида животных. С тех пор прошло более двух тысячелетий. Ученые обнаружили и изучили большое количество новых видов. Карл Линней описал 4200 видов животных и разделил их на шесть классов: млекопитающие, птицы, амфибии, рыбы, черви и насекомые. Растения он разделил на 24 класса.

Классификация растений и животных, которую предложил Линней, далеко не безупречна. Так, растения он сгруппировал по внешним признакам цветов, а не по настоящему сходству между близкими видами. Не совсем удачной была и классификация животных. К классу амфибий, например, Линней отнес не только земноводных, но и пресмыкающихся. А в класс червей зачислил всех известных к тому времени беспозвоночных животных, за исключением насекомых. Но не надо забывать, что Карл Линней жил и работал в середине XVIII столетия (умер в 1778 году), когда естественные науки были еще в зачаточном состоянии. Итак, на то время его систематика животных и растений была большим шагом вперед и оказывала содействие дальнейшему развитию биологических наук.

Особую страсть Карл Линней испытывал к растениям. Много времени он посвятил изучению растений разных стран и континентов, собранных в ряде известных европейских коллекций-гербариев. Сам он лично изучил и описал около 1500 видов.

Линней не только изучал строение растений, он интересовался также вопросами их физиологии — ростом, цветением, плодоношением. При этом заметил, что у одних растений цветы раскрываются утром, у других — днем, у третьих — под вечер, а у четвертых — ночью. И закрываются они также в определенной последовательности, каждое в свое время. Это привело ученого к мысли сделать цветочные часы — «часы флор».

Сначала Линней тщательно наблюдал и записывал, в котором часу раскрываются или закрываются цветы. Он составил список приблизительно 50 растений, которые указывали ему время. Затем собрал эти растения и высадил у себя в саду на специальную клумбу, расположив их так, чтобы, взглянув, можно было с достаточной точностью определить время. А цветы и в самом деле вели себя, как часы. Так, у цикория они раскрывались в 4–5 часов утра, а закрывались в 10, у осота огородного — в 6–7 часов утра раскрывались и закрывались в 12, у бессмертника — в 7–8 часов утра и в 2 часа дня, у мака — в 5 и в 7 часов вечера, у белой лилии — в 5 и в 8 часов вечера.

Но цветочные часы Карла Линнея — не универсальное пособие для людей всех стран мира, поскольку жизнь везде проходит по местному времени, в разных районах Земли биологические процессы у растений и животных обнаруживаются по-разному. Проверка и сравнительные наблюдения показали, что часы Линнея пригодны в основном для районов, расположенных на уровне 60 градусов северной широты. Иначе говоря, цветочные часы в разных широтах «ходят» по-разному. В Московской области, например, цветы осота огородного раскрываются позже — в 1-2-м часу дня. Цветы цикория раскрываются в 6–7 часов утра, а закрываются в 3-4-м часу дня.

Как же объяснить способность цветов растений раскрываться и закрываться в определенное время? Как смогли растения так приспособиться к условиям жизни?

О физиологических механизмах способности листков и цветов растений двигаться мы уже говорили в главе «Лесные компасы». Что же касается периодичности этих движений, их суточной ритмики, то она прежде всего связана с влиянием солнечных лучей. Именно восход и заход солнца определяют характер жизни и деятельности, или функционирование, всех живых существ — животных, растений и людей. В процессе эволюционного развития у них развилась способность ориентироваться во времени и погружаться в сон или просыпаться. Иначе говоря, появились так называемые внутренние биологические часы, которые регламентируют их суточную активность. Определенное влияние на суточные ритмы оказывают также влажность и температура воздуха.

В средней полосе России растения раскрывают свои цветы в такое время:

• в 5 утра — шиповник, цикорий;

• в 6 — одуванчик, полевая гвоздика, рыжеватый лилейник;

• в 7 — колокольчики, картофель;

• в 8-м часу утра — ноготки и бархатцы;

• в 9-м — розовые цветы смолевки;

• в 10-м — мать-и-мачеха;

• около 11-ти часов утра раскрывает свои цветы торица — мелкий сорняк, который аккуратно указывает время на протяжении целого лета, с весны до осени;

• в полдень из водных глубин прудов и озер поднимаются на поверхность большие зеленые бутоны белой водяной лилии и под ласковыми лучами солнца разворачиваются в белоснежные цветки.

Цветущие растения, как правило, любят тепло и солнце. Поэтому так ярко переливаются их цветы утром и днем. А некоторые растения не терпят жары и яркого солнца и спешат закрыть свои цветы. Именно так и поступает лен. Утром он просыпается одним из первых и раскрывает лепестки еще до восхода солнца, на рассвете, но уже в 9-10-м часу утра закрывает их.

• В 14–15 часов закрываются цветы картофеля, одуванчиков.

• В 15–16 часов «засыпает» торица.

• Около 16-17-ти часов сворачивают свои оранжевые лепестки ноготки.

• В 17–18 часов закрываются цветы мать-и-мачехи, лютика.

• В 19 часов белая водяная лилия смыкает свои зеленые чашелистики, закрывает цветок и погружается в воду.

• В 20-м часу, ощущая прохладу, закрывают цветы лилейник и шиповник.

Под вечер уменьшается освещенность, температура воздуха снижается, потому теплолюбивые растения и закрывают свои цветы. В связи с этим прекращают полеты и дневные насекомые, а затем обосновываются на ночевку и птицы, которые питаются ими. Но на этом цепь взаимосвязей в природе не обрывается. После 20-ти часов вечера раскрываются белые цветки душистого табака. Их хорошо видно в темноте, они резко пахнут и этим привлекают ночных мотыльков-опылителей. В это же время раскрываются бутоны энотерии. Ее яркие желтые цветы имеют резкий запах, живут они лишь одну ночь, а потом вянут. После 21-го часа раскрываются цветы адониса.

Биологические часы растений в Украине имеют собственный «ход», связанный с местным временем, географическим положением и климатическими условиями.

О том, что у животных и растений наблюдается периодическое повторение жизненных процессов, их цикличность, знали уже древние ученые, в частности, Гиппократ и Аристотель. Дальнейшее исследование этих явлений и привело к возникновению учения о биологических ритмах и часах.

Периодическое повторение повышенной активности и покоя — закономерность для всех живых организмов. Его придерживаются и растения, и животные, и человек. Наиболее ярко это проявляется именно у людей.

Смена сна и бодрствования, суточные колебания температуры тела и пульса, потребление кислорода, выделение углекислоты и т. п. происходят в организме человека буквально по часам. Причем наибольшие из этих показателей отмечены приблизительно в 16–18 часов, а наименьшие — около 5–7 часов утра. Температура тела здоровых людей бывает максимальной в 6-м часу вечера, а минимальной — в 4-м часу утра. Приблизительно так же изменяется и кровяное давление.

Физиологи и врачи обнаружили суточную ритмику в деятельности печени, желудка, кишечника, органов выделения, желез внутренней секреции, в обмене веществ и даже в биохимическом составе крови. Изучение электрической активности мозга у людей показало, что даже если человек спит, активность ритмически меняется каждые 90 минут. В целом, как утверждают специалисты по биоритмологии, у людей уже выявлено около 100 изменений в работе разных органов и систем организма на протяжении суток.

Возникновение биологических ритмов у живых организмов происходило в процессе их эволюционного развития и тесно связано с влиянием деятельности солнца и других внешних факторов. Смена времен года, смена дня и ночи как важнейшие факторы внешнего влияния привели к тому, что у животных и растений развились приспособительные реакции, которые повторяются с определенной, даже строгой, закономерностью. Так возникли и закрепились разнообразные биологические ритмы. Причем они бывают не только суточными, а и многодневными, месячными, годовыми. В большинстве случаев они наследственны — передаются из поколения в поколение. Но есть и такие периодические явления в жизни животных и растений, которые обнаруживаются под влиянием условий внешней среды.

В жизни растений известны весеннее движение соков, раскрытие листьев, цветение и плодоношение, осеннее сбрасывание листвы и многие другие периодические явления. В основном это связано с влиянием солнечной энергии. Различные растения способны «подстраиваться» под продолжительность дня, и в зависимости от этого некоторые из них цветут весной, а другие летом или даже осенью. И суточные ритмы у растений, как мы уже говорили, связаны с солнцем и луной.

Животные, как и растения, также определяют время года и продолжительность дня и ночи по восходу и заходу солнца. Отсюда неодинаковая активность животных в разные периоды года и вместе с тем строгая суточная ритмичность в проявлении у них многих физиологических процессов. Наличие таких видовых биологических циклов и ритмов подтверждается большим количеством фактов, собранных во время наблюдений за позвоночными и беспозвоночными животными.

Строго придерживаются суточной ритмики активности и насекомые, которые, безусловно, связаны с ритмами растений, а точнее, со временем раскрытия цветов, из которых насекомые берут нектар или пыльцу. Очень четко работают пчелы. Их вылет за взяткой приурочен к определенному времени. И кормовые угодья они посещают в определенные часы, будто у них внутри есть часовой механизм. Подмечена, например, такая особенность работы пчел. Утром они с готовностью летят на цветущее поле гречихи и собирают там нектар. Попозже, ближе к полудню, цветы гречихи перестают выделять нектар, и пчелы находят себе другие кормовые угодья. Вполне возможно, что они пользуются сообщениями пчел-разведчиц, но большинство данных говорит о том, что эти неутомимые труженицы связывают время выделения гречневого нектара с положением солнца на небе. Здесь у них срабатывает особое ощущение времени — биологические часы.

Ритмические изменения в окружающей среде касаются разнообразнейших сторон жизни животных, даже окраски. Маленькие крабы, о которых мы говорили в главе «Прогнозируют подданные Океана», как правило, с удивительным постоянством днем темнеют, а ночью светлеют. Очевидно, это связано с приспособлением к условиям существования: днем темным крабам легче прятаться от врагов. Кроме того, темный пигмент лучше защищает их от сильного солнечного света. Американские ученые решили проверить, насколько прочен и постоянен у крабов ритм изменения окраски. Они держали их на свету, в полной темноте, по-разному изменяли температуру — крабы ни при каких условиях не желали отказываться от своей ритмики и стойко придерживались 24-часового цикла изменения окраски. Причем и в лабораториях, и в естественных условиях становились наиболее темными в те часы, когда на их родном пляже наступал максимум отлива, а наиболее светлыми — когда вода там достигала верхней отметки.

Много разнообразных периодических явлений происходит в жизни птиц. Весенние и осенние перелеты можно рассматривать именно как проявление четких биологических ритмов, или циклов. Правда, здесь уже срабатывают не только биологические часы, а и календарь, поскольку речь идет о годовых циклах. Постоянна у птиц И цикличность в процессах, связанных с размножением.

Весенние турниры самцов, устройство гнезд, высиживание яиц, выкармливание и воспитание птенцов — все это осуществляется в определенных ритмах, соответственно наследственной программе. Но и в границах суток многие процессы у птиц: пробуждение, кормление, пение, отдых, устройство на ночевку и прочее — проявляются ритмически, будто по расписанию, а точнее — по видовым биологическим часам. В весеннее время очень рано начинают токовать тетерева. Еще темно в лесу, солнце низко за горизонтом, и даже отблесков его не видно, а тетеревам уже известно, что время лететь на токовище.

В Панаме водится птица тинаму, похожая на маленького страуса. Она прославилась тем, что с удивительной пунктуальностью заводит песню через каждые три часа и днем, и ночью восемь раз в сутки независимо от сезона. Панамцы считают, что по пению тинаму можно смело сверять часы. Интересно и то, что у этих птиц яйца высиживает самец, и он же проявляет заботу о птенцах.

Большинство певчих птиц заводят свои утренние песни в определенное время, причем каждая в свое. Так, задолго до рассвета, приблизительно в 1-2-м часу ночи, просыпается лесной жаворонок. Птичка небольшая, величиной с воробья. Его песня — звонкий громкий свист «юли-юли-юли-юлюль-юлю-юлю». Поэтому, вероятно, в России его еще называют юлой.

Очень рано, в три часа ночи, просыпаются пересмешники и тетерева, а вслед за ними горихвостки. Около третьего часа оживляются большая синица, иволга, кукушка.

Вообще весной и осенью птицы начинают свои дневные хлопоты очень рано, большей частью до восхода солнца. В особенности, если в гнезде сидят голодные птенцы. Стрижи, например, начинают поиски корма уже в начале четвертого часа утра. И носятся высоко в воздухе, вылавливая летающих насекомых, до позднего вечера. Уже и солнце спряталось за горизонтом, а они все еще летают, и слышится их характерное писк-визжание.

Большие труженики — скворцы. На заре, в четыре часа утра, они выбираются из своих дупел или домиков и приветствуют новый день звонкой песней. А потом спешат на луга и поляны за кормом. На рассвете просыпаются и дрозды и после утренней разминки встречают песнями солнце.

Отмечается точностью наша веселая звонкоголосая птичка зяблик. Свою утреннюю песню он начинает ровно в пять утра. Говорят, по нему даже можно сверять часы. А вот воробьи, похоже, любят поспать подольше и оживляются лишь в шесть часов утра, хотя летний день начинается намного раньше.

Следует заметить, что среди певчих птиц есть немало и таких, которые поют свои песни без определенного расписания. Так, в частности, соловьи-самцы делают это при сиянии солнца и в глухую темную ночь, просто по настроению, независимо от места пребывания и даже погоды. В особенности активно поют они поздно вечером, ночью и утром.

Без особого учета времени, не придерживаясь часов, кукуют самцы кукушки. Их «песню» можно услышать не только днем, но и на утренней и вечерней зорьке, а временами и ночью.

Организованно и, как правило, в одно и то же время, еще затемно, происходят утренние вылеты огромных, тысячных, стай ворон и галок из города на кормовые участки. Так же аккуратно возвращаются они вечером после захода солнца, уже в сумерках, в город на ночевку. В южных городах вместе с воронами и галками подобные перемещения осуществляют и скворцы, которые там зимуют.

У некоторых насекомых, например, у пустынной саранчи и у шелкопряда, бывают вспышки особо интенсивного, массового размножения. Повторяются они периодически, через несколько лет. Ученые установили, что это происходит в годы повышенной солнечной активности, связанной с увеличением количества пятен на Солнце и усилением влияния солнечной энергии на атмосферные и метеорологические процессы на Земле.

Следует сказать, что у животных кроме врожденных биоритмов, которые поддерживаются внешними влияниями, существует еще способность к особым поведенческим реакциям — так называемым рефлексам на время. Известно много примеров, когда свободные птицы, которых подкармливали люди, прилетали на завтрак или обед точно в одно и то же время.

Чарльз Дарвин в своих работах упоминал о хромом соколе из Южной Америки, который чрезвычайно аккуратно посещал монастырь, где регулярно каждые три недели раздавали пищу беднякам. Здесь уже птица действовала не по часам, а по календарю. И все же это был ритм-комплекс условных рефлексов, который выработался под влиянием условий существования.

Иногда биологические часы животных срабатывают неправильно, и они сбиваются с обычного ритма суточной активности. Так, наблюдения за животными во время солнечного затмения показали, что они воспринимают это естественное явление как наступление ночи и ведут себя в большинстве случаев соответственно, хотя их биологические часы должны были бы подсказать им правильное поведение.