Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Под ред. Дж. Киршвинка. Том 2 (1989) (1095848), страница 53
Текст из файла (страница 53)
виях естественного чередования дня и ночи; темные кружки †же для птиц, у которых биологические часы бьши сдвинуты на 6 ч вперед при сапер"канин их в условиях искусственного чередования светлого и темного периодов. Направление, в котором улетела птица, выпущенная в отдаленном от дома месте, определяли при помощи бинокля с точностью около 5'. Штриховая линия-направление к дому, стрелка — среднее направление полета,' ее длина обратно пропорциональна величине разброса. Каждый светлый или темный кружок по периферии круга указывает направление полета одной птицы.
А — птицы выпущены в солнечную погоду, Б- при сильной облачности в местах, которые они могли видеть раньше, В .при сильной облачности в незнакомых местах. 88 Доплера при полете в разных направлениях !Оц!пе, Кге)1Ьеп, 198!). Голуби способны воспринимать и исключительно слабые изменения давления окружающего воздуха, эквивалентные перепаду давления, возникающему при изменении высоты всего на 1О м (Кге)1)зеп, Кеегоп, 1974а).
Индикаторами местоположения и направления могут служить также разносимые ветром обонятельные, сигналы — предположение, которое в последнее время послужило с7имулом к проведению целого ряда исследований и породило массу споров (Рарь !976, 1982; %а!1га)7, 1980Ь; Соц1б, 1982; %а!!тай' е1 а1., 1982). В течение примерно тысячи лет мореплаватели использовали для определения направления магнитный компас. В принципе птицы, а также и другие животные могут извлекать дирекциональную информацию компасного типа из геомагиитного поля.
Кроме того, магнитное поле Земли может снабжать их и сведениями топографического характера — о местоположении интересуюшего их объекта. Каждая точка на понерхности земли характеризуется определенной величиной и наклонением геомагиитного поля, и животные могут использовать эти параметры при навигации.
Очевидно, что сенсорная картина внешнего мира у разных животных 2З9 22. Навигация птиц сильно отличается от нашей и многие стимулы окружаюшей среды, к которым мы нечувствительны, могу~ играть важную роль в их иавигап,ии. 2. Опыты по ориентации почтовых голубей Гипотеза о том, что магнитное поле Земли может использоваться птицами в процессе навигации, появилась в научной литературе более 100 лет назад. Ее высказал в 1882 г. Вигюер, предположив, что птицы строят навигационную сетку на основании данных о величине и наклонении геомагнитного поля. Более 40 лет назад Игпи (Уеай!еу, 1947) выдвинул предположение о том, что птицы используют в ходе навигации двухкоординатную сетку из пересеканнцихся линий магнитной широты (оцененной, например, по величине вертикальной составляющей геомагнитного поля) и географической широты (оцененной по величине силы Кориолиса, возникающей при врашении Земли).
(Гипотеза об использовании силы Кориолиса в ходе навигации была впервые высказана шведским физиком Густавом Изингом в 1945 г.) Предположение Игли о наличии двухкоординатной (геомагнитнокориолисовой) системы навигации было основано на опытах с почтовыми голубями, начатых в 40-х гг. Игли укреплял небольшие магнитики на крыльях почтовых голубей одной группы и немагнитные медные пластинки примерно того же размера и веса на крыльях голубей другой группы.
По его данным, хоминговая активность у птиц с магнитами была значительно слабее (У«ай!еу, 1947). В другой серии опьпов птиц, выращенных и (или) обученных в голубятне, расположенной в Пеннснльвании, перевозили на 1800 км к западу, в штат Небраска, в место, находящееся поблизости от «сопряженной» точки, где комбинация географической и магнитной широт была такой же, что и около голубятни.
Оказалось, что, будучи выпущены в Небраске, эти птицы летели преимущественно по направлению к близко расположенной, хотя и незнакомой им «сопряженной» точке, а не в направлении своего дома (У«ай!еу, 1947, 1951). На этом основании было высказано предположение, что птицы оценивали географическую и магнитную широту и, будучи поблизости от «сопряженной» точки, сделали ошибку, заключив, что их дом находится рядом, а не в 1800 км к востоку. Далее Игли предположил, что голуби и другие птицы могут оценивать напряженность геомагнитного поля по величине электрического напряжениц индуцируемого во время их полета в поле Земли. Однако такой механизм детекции геомагнитного паля вызвал серьезные возражения теоретического характера у нескольких ученых (см.
Ог!0)п, 1952). Кроме того, опыты других исследователей (Ооп1оп, 1948; Ма!!Ьечгз, 1951; чап к!рег, Ка!шЬасЬ, !952), а также последуюшие опыты самого Игли (Уеай!еу, 195!) не подтвердили данных об ухудшении навигационных способностей голубей с магнитами, укрепленными на крыльях (Ог!0)п, !952). Хотя идеи, высказанные Игпи, породили бурные дискус- 240 Ч. )К Магнитареиениин и магнитные минералы сии, общее негативное отношение к иим, вероятно, способствовало тому, что в последующем в течение ряда лет роль геомагнитного поля в навигации птиц не рассматривалась сколько-нибудь серьезно. По-видимому, идея о роли геомагнитного поля в навигации животных опередила время. 2.1.
Наложение внешнего магнитного поля во время полета Через два десятилетия после первых публикаций Игли было сделано замечательное открытие: Китон обнаружил, что голуби хорошо ориентируются в плотных облаках (Кеегоп, 1969), причем на ориентацию не влияет сдвиг внутренних часов. Это привело к пересмотру представлений о возможности получения мигрирующими птицами информации о направлении от геомагиитного поля, по крайней мере в условиях, когда онн не могли получить такой информации от солнца.
Было показано также (Кеегоп, 1971), что у обученных почтовых голубей, на шее которых сзади были укреплены небольшие магниты, создававшие в голове птицы поле около 0,5 Гс, нарушалась ориентация, если их выпускали иа расстоянии 27-50 км в условиях полной облачности. Такой дезориентации не наблюдалось, если птицы были выпущены на том же расстоянии в солнечную погоду (рис. 22.3, А, 6). Интересно отметить, что, хотя начальная ориентация птиц, снабженных магнитами, в облачную погоду существенно ухудшалась, тем не менее многие из них достигали цели, причем в некоторых случаях за то же время, что и контрольные птицы без магнитов.
Следовательно, какие бы нарушения ориентации ни вызывал магнит, птицы способны относительно быстро компенсировать их, корректируя свой курс. Уолкот усовершенствовал эти опыты, укрепив вокруг головы и шеи голубя пару катушек типа катушек Гельмгольца, через которые пропускался тох от миниатюрной батарейки; при этом в области головы и шеи создавалось магнитное поле около 0,6 Гс.
Это искусственное поле в зависимости от направления пропускаемого тока могло иметь разную ориентацию. При любом направлении искусственного поля птицы, выпущенные в незнакомой местности в солнечную погоду, ориентировались по направлению к дому (%а!согг, Огееп, 1974; %а1со1ц 1977). Однако, если нх выпускали в условиях густой облачности, одна группа птиц (у которых искусственное поле было таким, что смотрящий на север конец компасной стрелки указывал вниз) ориентировалась в направлении к дому, а другая группа (у которой искусственное поле было таким, что тот же конец компасной стрелки был направлен вверх) улетала примерно в противоположном направлении (%а1согг, Огееп, 1974; Ч1за1ЬегйЬ1, А!1еча, 1979) (рис.
22.4). Эти результаты соответствуют модели навигации по геомагнитиому полю (%(азсЫго, %111зсйхо, 1972), которая будет рассмотрена в разд. 3; согласно этой модели, за направле- 241 22. Навигация птиц Рнс. 22.3. Влияние постоянного магнитного поля на хоминговое поведение голубей (Ксезоп, 1974). Светлыс кружки -направление полета контрольных птиц, к телу которых были прикреплены небольшие латунные бруски, темные кружки-то же для птиц с небольшими магнитными брусками. А. Обученные птицы были выпущены в солнечную погоду за 27 — 50 км от дома. Б. Обученные птипы были выпущены на том же расстоянии при сильной облачности. В. Молодые птицы, совершающие свой первый полет и выпущенные в солнечную погоду на расстоянии 27 км от дома.
солнце ОБлачность Рнс. 22.4. Направление полета почтовых голубей (определенное радиотелемстричсски), у которых к голове и шее были прикреплены неболыпие катушки Гельмгольца (%а1со11, Отсел, 1974). А. Поле, приложенное в области головы, таково, что стрелка компаса, указывающая на север, в этом поле направлена вниз. Б. Поле противоположной конфигурации, индуцируемое при изменении направления тока через катушку. Птицы, выпущенные в солнечную погоду, летели по направлению к дому независимо от конфигурации искусственного магнитного пола.
Птицы, выпущенные в облачную погоду, выбирали направление к дому, если конфигурация поля были такой, как на рис. А гхотя разброс был большим), и обратное направление при конфигурации поля, как на рис. Б. 242 Ч. 1К Магнитарецелцин и магнитные минералы ние на север принимаешься такое направление, в котором вектор магнитного поля образует минимальный угол с вектором силы тяжести. У птиц с конфигурацией искусственно~о магнитного полн, прн которой северный полюс направлен вниз, вектор результирующего поля, образующегося в результате суммирования геомагннтного поля с искусственным, имел наиболее крутой градиен~ прн перемещении в северном направлении, как и без наложения поля катушек.
Напротив, у птиц с противоположной конфигурацией искусственного поля вектор результирующего поля имел наиболее крутой градиент при движении в южном направлении, т. е. противоположно тому, как это бывает в естественных условиях. Влияние искусственного магнитного поля, создаваемого постояннымн магнитами нли катушками Гельмгольца, на начальную ориентацию почтовых голубей было наиболее выражено в облачную погоду, однако некоторое нарушение ориентации обученных птиц наблюдалось и в солнечные дни. Например, Китон (Кеегоп, 1971) сообщал, что прикрепление магнитиков влияло на направление полета и скорость хоминговой реакции обученных птиц, которых выпускали в солнечную погоду на большем, чем в описанных выше опытах, расстоянии (85 км вместо 27 — 50 км).
В большой серии опытов, проведенных в начале 70-х гг., Уолкот обнаружил значительное увеличение разброса в направлении полета у голубей с катушками Гельмгольца, создававшими магнитное поле 0,1 — 0,6 Гс, даже в том случае, когда голубей выпускали в солнечную по~оду (%а1соц, !977). Сходные результаты получены и другими исследователями (У1за!Ьег8Ы, А!1еиа, 1979). Эти данные указывают, что геомагнитный компас в какой-то степени все же используется и на него может быть оказано воздействие даже в случае обученных птиц и в условиях солнечной погоды; возможно также, что онн свидетельствуют о взаимодействии искусственного магнитного поля с какимн-то другими элементами навигационной системы птиц, скажем с геомагнитиой картой.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
