Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 38
Текст из файла (страница 38)
РЬуяо1., 48, 552 — 586. Магии Н., Вдлдаиег М, (1973). Опепйегиид ни Егйитадпя(е!4, Рот!вейн Еоо!., 21, 211-228. Магйл Н., Г.Глтйиег М. (1977). Рег Е)пйивв бег Егдтабпет(е(йв иий ойе Бсйтчегопепйегип8 бег Нош8Ьтепе, Х Соптр. РЬуяо1., 122, 145 — 187. 18. Чувствительность медоносных пчел к магнитному полю 175 Моти Гг., Магнл Н., Гллг(аиег М. (1977). Тгапвр!апга6оп оГ а г!гпе-з!8па! й ЬопеуЬеез, Х Сопгр. РЬуз!о1., 124, 193 — 201.
Яеллег М. (1957), Хеие ЧегвисЬе 0деп Хе!Мшп дег Ноп!8Ыепе, Х. Ч81. РЬуио!., 40, 85-118. 5леелеу В. М., Навг!лев Х И'. (1960). ЕГГесы оГ !егпрега!иге ироп дшгпа! гЬуйтз, Со!6 8рпп8 НагЬог Бугор. Оиап1. В!о1,, 25, 87 — 104. Томкпв(л й, Мсб(лгу Я„Ки)г й (1981). Ма8пе!в сиг!Ы! ЬопеуЬее дапйпу„Аппп. ВеЬач., 29, 307.
Тоне К.М., Голелзгат Н. А. (1967). ()!!гав!гас!иге!п дече1орпвеп! оГ поп пипегаИзабоп !и йе гади!аг 1еей оГ Сгургос)гггол вгеВеы (Мо!!исса), 1. ()!!газ!гас!. Вы., 17, 1 13. Уел Егисд К., 1967. ТЬе Гуапсе Гап8иа8е апд Опеп!а!юп оГ Ввез, Нагчагд Оп!чепйу Ргезз, СатЬпд8е, МаыасЬизеиз. Уел Елвса К., 1974.
Ап!та! АгсЫ!егзиге, Нагсоигг Вгасе ЗочапочкЬ, Хечч ЧогЬ, рр. 93-94. Уол Рг(вс)г К., Гллдаиег М. (1961). ОЬег йе "М!ззчге!зип8" Ье! деп псЬ гип8зчче)- вепдеп Тапгеп дег В!епеп, Ха!игвйвепвсЬаВеп, 48, 585 — 594. Иа(сон С., Нгеел К Р. (! 974). Опеп!а6оп о( Ьопип8 рг8еопз В а!(его) Ьу а сЬап8е !п йе йгес6оп оГ ап аррбег1 та8пе6с Вей, Яс!епсе, 184, !80 — 182. Ига!бег Н.М., Вниегтвлл М.Е., 1985. Сопйбопед гезропйп8 го пга8пе6с ПеЫз Ьу ЬопеуЬеез, Е Сотр. РЬуяо1., !п ргеы. ИГГгвсд)го Иг., )УГгвс68о К (1972). Ма8пе6с сопвраыез оГ Еигореап гоЬ!пз, Вс!епсе, 176, 62-64. Рог)ге Е.В.
(1979). А роы!Ые та8пе6с !галя)исег ш Ыгдз, 1. ТЬеог. Вю!., 77, 101-105. уог)ге Е.В. (1981). Тпо сопыг!иепсе оГ ыа8ие6с пвагепа! Гоипд й р!8еопз, 3. ТЬеог. Вю!., 89, 533 — 537. Глава 19 БИОМАГНЕТИЗМ БАБОЧЕК. ИЗУЧЕНИЕ 0АХА1»'Я Р1 ЕХ1РРЮБ (1.ЕР1ООРТЕВ.А, РАХА1РАЕ) Брюс Дж. Мак-Фадден, Дуглас С. Джонс' 1. Введение Исследование магнитного материала живых организмов охватывает широкий круг объектов — от бактерий до человека.
До недавнего времени считалось, что лишь в немногих таксонах встречается способность к биосннтезу магнитного минерала магнетита (Ьотиепа»ат, 1981). Как видно из других работ, включенных в иастояшую книгу, в последние годы проводилось много исследований по идентификации магнитного материала у представителей всех классов позвоночных н эксперименталь» ому изучению поведения соответствующих видов животных.
Однако аналогичные исследования на беспозвоночных пока крайне малочисленны. В настоящей главе обсуждаются недавние биомагнитные исследования, проведенные на чешуекрылых- в основном на бабочках Оииаих р)ех»рриз. Биомагнетизму чешуекрьпых уделялось сравнительно мало внимания. Можно упомянуть о том, что у совки Ь»ос»иа ргппиЬа изучалось «компасное» чувство (Ва1»ег, Ма»Г»ег, 1982).
Результаты этих экспериментов показывают, что совки, помещенные в ориентационную клетку (аппарат Гельмгольца), реагируют на изменение направления внешнего магнитного поля изменением собственной ориентации. Авторы сделали вывод, что совкам (так же как пчелам и голубям; см. Оуег, Ооп!б, 1981; %111зс)»ко е» а!., !981) магнитное чувство может служить добавочным механизмом ориентировки в пространстве, особенно в облачные дни и ночи, когда невозможна ориентировка по Солнцу или звездам. Джонс и Мак-Фадден (Гопез, Масра»Ыеп, 1982) обнаружили магнитный материал у активно мигрирующей данаиды Р.
р)ех»рриз (подробнее см. ниже). Джангрейс (Гпп8гепь 1982) предприняла поиски биомагнитного материала у девяти видов мигрирующих и немигрирующих бабочек (дневных и ночных) и сверчков. Она нашла, что только данаиды обладают значительной намагниченностью. ' В»«се э. Мисс«~Ыеи, Ног!с(а 8»а»с Мазепа», 13п1ие»Ыу оГ Ноп»)а, Оа»пез»дйе, Нпп<3а 32611. Впид)а» Я, уоиеа (у«раца»еп» оГ Оео1ову, 1)пыегайу оГ Ноп»)а, Оа»пс»М11е, Нопс(а 32611.
177 !9. Биомагнетиэм бабочек В этой главе приводятся результаты экспериментов по поиску магнитной биоминерализации у бабочки Р, р!ех!рриж Исследование данного вида было предпринято в первую очередь потому, что у него сильно выражена миграционная активность, и было интересно выяснить, играет лн здесь какую-либо роль магнетизм. Помимо поиска биогенного магнитного материала у данаид эта работа позволила поставить несколько обшебиологических вопросов, остававшихся вне поля зрения в предыдущих работах по биомагнетизму у представителей других таксонов. Различно ли количество магнитного материала у самцов и самок? На какой стадии онтогенеза обособляется или синтезируется магнитный материал? Есть ли значительная разница в количестве магнитного материала у мигрирующих и немигрирующих видов? Вначале мы рассмотрим уже опубликованные результаты Джонса и Мак-Фаддена (!опез, МасГайоеп, 1982), а затем представим новые экспериментальные данные о времени синтеза магнитного материала в ходе онтогенеза и результаты сравнительного изучения В.
р!ех!рриз и других данаид. 2. Распространение и жизненный цикл 1). р!ехгрриу В этом разделе представлен краткий обзор имеющихся данных (Вгоиег, 1977) о биологии и жизненном цикле интересующего нас вида. Бабочка !), р!ех!рриз-представитель обширного семейства 13апаЫае, особенно широко распространенного в тропиках. Насколько известно, большинство данаид ведет относительно оседлый образ жизни, тогда как американский вид В, р!ех!рри» активно мигрирует. Это очень широко распространенный вид, его ареал простирается от Канады на севере до Патагонии на юге (С!агк, 1941).
В период, охватывающий конец весны, лето и раннюю осень, популяции !). р!ех!ррих можно обнаружить на большей части территории Северной Америки, где источником пиши для них служит ваточник, Аес!ер!ае !обширный род, включающий более 100 видов). Осенью североамериканские популяции осуществляют широкомасштабные миграции на юг (на расстояния до 4000 км) и таким образом избегают суровых зим. Некоторые западные колонии зимуют в Калифорнии; однако места зимовок восточных колоний стали известны сравнительно недавно. В 1970-е годы на очень ограниченном участке гористой местности на севере Мичоакана (центральная Мексика) была обнаружена зимуюшая колония данаид. Было подсчитано, что на территории одной из таких хорошо изученных «стоянок» (пункт и) одновременно находилось 13,8 млн.
бабочек, а во всем горном районе число зимуюших особей достигало 100 млн. (Вгоиег, 1977). Размножаются бабочки летом, находясь на терри~ории Северной Америки. В процессе развития они проходят несколько стадий; яйцо, гусеница (пять личиночных возрастов), затем куколка и, наконец, взрослая особь (имаго).
Весь цикл занимает около месяца. Молодая взрослая форма достигает половой зрелости через несколько дней после выхода 178 Ч. 1К Магнитореценцин и магнитные минералы из куколки. Брауэр (Вговег, 1977, р. 41) отмечал, что «миграция данаид очень отличается от перелета птиц, так как бабочки, летящие поздней осенью к югу,на несколько поколений моложе своих предшественниц, летевших предыдущей весной на север. Таким образом, их ежегодное возвращение к местам зимовок представляет собой сложный наследуемый механизм поведения, в котором научение не играет никакой роли». 3. Материал и методы Чтобы убедиться в наличии магнитного материала, который мог бы использоваться для ориентации и навигации, начиная с 1980 г, мы производили сбор бабочек и исследовали их ткани с помощью криогенного магнитометра.
Здесь мы опишем методы очистки препаратов н проведения измерений. Процедуры, связанные с выращиванием насекомых н выделением магнитного материала, а также другие эксперименты будут описаны далее в соответствующих разделах. Из-за низкого уровня намагниченности многих организмов ( !О ~- 1О го А. м') требуется хорошо продуманная постановка опытов, которая позволила бы избежать искажения результатов из-за загрязнения объекта. Чрезвычайно важно уметь аккуратно препарировать объект немагнитными инструментами. Мы пользовались инструментами из пластика или тефлона.
Перед измерениями инструменты и образцы промывали в дважды дистиллированной воде. Чтобы исключить попадание загрязнений из воды, замороженные кубики дважды дистиллированной воды измеряли на магнитометре; при этом никакой намагниченности не обнаружилось. Чтобы убедиться, что внешнее загрязнение удалено, все образцы сначала исследовали неочищенными.
После промывки каждого образца измерения производили снова. Этот процесс — первоначальное измерение, промывка и повторное измерение — повторяли до тех пор, пока изменение магнитного момента не становилось пренебрежимо малым 1т.е. объект, видимо, был очищен настолько, насколько это возможно). В ряде экспериментов, где использовались взрослые особи, мы не смогли полностью очистить крылья и конечности. Возможно, они были загрязнены магнитными частичками, задержанными чешуйками и щетинками. Поэтому у взрослых особей мы исследовали на наличие магнитного материала только сегменты тела (голову, грудь и брюшко).
Эти препараты первоначально очищали путем удаления максимально возможного числа наружных шетинок и чешуек, промывали дважды дистиллированной водой, а затем высушивали на воздухе. Измерения магнитных моментов всех образцов проводили на сквидмагнитометре в лаборатории палеомагнетизма Флоридского университета. Устройство и технические данные этого прибора описаны Гори и Фуллером (Оогее, Гп11ег, 1976; см. также статью Фуллера и др. в этой книге).
Все вычисления проводили на мини-ЭВМ РЕТ 2001. Образцы помещали в магнитометр на держателе из пластиковой ленты типа 179 19. Биомагнетизм бабочек Верх во (9) 100» нкз гх) Рнс. 19.1. Используемая в данной работе система координат, связанная с телом бабочки панам р(ех1ррие Ь. Четыре горизонтальных направления, в которых к телу приблнжалн магнит: 0'- переднее; 90'-правое боковое; 180' — заднее; 270'- левое боковое. Два направления по вертикальной осн: верхнее (дорсальное) я нижнее (вентральное). Направления осей датчика в сквяд-магяатометре относительно тела животного представлены как х, у к х.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
