Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Киршвинк Дж. -> "Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1" -> 126

Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.

Киршвинк Дж., Джонса Д. Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 — М.: Мир, 1989. — 353 c.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка): biogenniymagnetit1989.djvu
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 150 >> Следующая

Пока мы ограничили г и d областью значений, заключенной между прямыми г = 5 мм, г = d и г = 1 мм. Эта область осталась открытой слева, со стороны малых d. Покажем, что системы с очень малым d маловероятны, поскольку катушка должна иметь большое число витков и обладать высоким сопротивлением.
Используя выражение (5), мы провели на рис. 9.1 семейство прямых, соответствующих заданным п. Исключив п из выражения (3), мы также провели семейство прямых, отвечающих постоянным R при заданном q. Как мы видим, и необходимое число витков, и сопротивление катушки быстро увеличиваются при уменьшении d. Предположим теперь, что
q = 1; это, по-видимому, минимальное значение отношения сигнал/шум, при котором магниторецепция еще имеет поведенческие последствия.
С уменьшением d система очень быстро утрачивает простоту и компактность, характерную для п = 1. При очень малых d орган становится крайне некомпактным (r»d) и сложным (п ~ сГ2). Кроме того, при увеличении числа витков возрастает объем, занимаемый изолирующим материалом, чего мы не учитывали при оценке полного объема. Исходя из всего этого, будем считать, что d не может быть меньше чем, скажем, 0,1 мм. Более количественные оценки мы получим, рассмотрев вопрос о сопротивлении катушки.
Как показывают линии постоянного сопротивления на рис. 9.1, R очень быстро возрастает с уменьшением d (R ~ d~A). Разумной верхней оценкой сопротивления при условии, что изоляцией служит биологический материал, представляется величина порядка 108 Ом. Однако на самом деле есть основания считать эту оценку завышенной.
И мощность сигнала, и мощность теплового шума, передаваемого катушкой на электрорецептор, зависят от внутреннего сопротивления электрорецептора одинаковым образом, так что внутреннее сопротивление электрорецептора не влияет на отношение сигнал/шум. Однако всегда имеется некоторый порог детектирования, обусловленный наличием внутреннего источника шума в электрорецепторе, и мощность сигнала должна быть больше этого шума. Если бы сопротивление катушки намного превышало входное сопротивление электрорецептора, то мощность передаваемого сигнала уменьшалась бы как R~2. Поэтому область допустимых значений d должна быть ограничена на рис. 9.1 слева линией, соответствующей сопротивлению катушки, лишь ненамного превышающему входное сопротивление электрорецептора.
Какие ограничения налагаются на входное сопротивление высокочувствительного электрорецептора-не очень ясно. Возможно, важную роль играют большая площадь поверхности синапсов и необходимость изоляции от окружающей среды. Наиболее чувствительным известным нам электрорецептором обладают некоторые пластиножаберные рыбы; можно предположить, что аналогичные устройства используют и другие организмы. К сожалению, точные данные о входном сопротивлении электрорецептора у пластиножаберных рыб нам неизвестны. Имеется, однако, одна работа (Murray, 1965), из которой мы можем сделать выводы (Jungerman, Rosenblum, 1980), что сопротивление составляет ~ 105 Ом. Нам представляется, что в качестве нижней границы для d можно взять линию с R = 106 Ом.
Таким образом, приемлемые значения г и d для органа магниторецепции, основанной на индукции, лежат в трапецеидальной области, представленной на рис. 9.1. Отсюда следует, что катушка магниторе-цептора имеет радиус г = 3 мм, а диаметр проводника составляет d = 1 мм, причем эти оценки получены с точностью до множителя около
3. Катушка должна иметь только один или, самое большее, несколько
витков. Проводник обладает низким сопротивлением, покрыт изолирующей мембраной и связан с нервной системой.
Если бы такая макроскопическая система существовала, она вряд ли осталась бы незамеченной. Мы не можем исключить существования хотя бы некоторых участков такой цепи, но, по-видимому, они недостаточно иннервированы. Казалось бы, что из всего сказанного выше можно сделать вывод о малой вероятности использования наземными животными индукционного органа магниторецепции. Однако, прежде чем окончательно отвергать возможность существования такого детектора, отметим, что имеется орган, по всей видимости, удовлетворяющий нашим требованиям. Речь идет о полукружных каналах в лабиринте внутреннего уха, которые ограничены мембранами, наполнены проводящей эндолимфой и имеют подходящие размеры. Электрорецепторами могут служить богатые нервными окончаниями кристы. Эти кристы и связанная с ними студенистая масса, фиксирующая волоски, замыкают проводящий путь полукружного канала, создавая давление на стенки ампулы (Kornhuber, 1974). Вся эта система должна быть достаточно хорошо изолирована, так как сопротивление студенистой массы, по-видимому, значительно больше сопротивления эндолимфы. Только в том случае, когда голова животного поворачивается вокруг оси, перпендикулярной плоскости полукружного канала, волоски и студенистая масса смещаются под действием перетекающей эндолимфы. Для индуцирования ЭДС необходим поворот вокруг оси, лежащей в плоскости канала, и такой поворот не вызывает перетекания эндолимфы. Идея о том, что орган ориентации в поле тяжести служит одновременно и органом ориентации в магнитном поле, представляется весьма привлекательной, тем более если учесть, что угол между направлениями магнитного и гравитационного полей может использоваться для навигации (Wiltschko, Wiltschko, 1972).
Предыдущая << 1 .. 120 121 122 123 124 125 < 126 > 127 128 129 130 131 132 .. 150 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed