Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Модели магниторецепции, предполагающие свободное вращение гранул, легко объясняют две наблюдаемые особенности «магнитного чувства». Во-первых, это чувство у всех видов является «аксиальным» (Wiltschko, Wiltschko, 1972; Emlen, 1975); исключение, возможно, составляет лосось (Quinn et al., 1981). Это означает, что мигрирующие птицы, пчелы, тунцы (Walker et al., 1982), по-видимому, не различают магнитные поля, направленные в противоположные стороны (В и -В). Например, оба поля, представленные на рис. 10.2, воспринимаются одинаково: как поле с горизонтальной составляющей, направленной на север. Поскольку ориентации вытянутой гранулы в этих двух случаях различаются только положениями ее северного и южного полюсов, а
Вверх
S —-------------------—-----------------------------------N
Вниз
Рис. 10.2. Как показывает изучение поведения животных, они не различают поля с ориентацией В и —В. Обратите внимание, что продолговатая магнетитная гранула в обоих случаях ориентируется вдоль одной и той же прямой.
большая полуось располагается одинаково, то воздействие на соответствующую структуру (например, на мембрану в модели «короткого замыкания») будет одинаково.
Во-вторых, из таких моделей следует, что поведение животного не должно меняться при попытках «размагнитить» его в сильном пульсирующем или переменном поле. Обращение направления намагниченности гранулы не может изменить ориентации ее большой полуоси дольше, чем на секунду, после чего она опять возвратится к ориентации вдоль поля. С этим согласуются наблюдения за поведением пчел (Gould et al., 1980).
Однако есть и другие наблюдения, которые не так легко объяснить с помощью модели свободного вращения. Эта модель предсказывает, что в слабых полях, когда степень ориентации магнетитных гранул мала, реакция на поле менее эффективна. Однако в сильных полях, как это видно из рис. 10.1, степень ориентации практически постоянна; так, цД цй
значения <cos 0) для — = 6 и — = 60 различаются очень мало (0,83 и
0,98 соответственно), по крайней мере в рамках теории Ланжевена. В любом случае, согласно модели, животное должно лучше чувствовать более сильные поля. Тем не менее обнаружено, что в полях, немного превышающих геомагнитное, животные перестают ориентироваться. Например, пчелы теряют «магнитное чувство» в поле, превышающем 5 Гс (Lindauer, Martin, 1972). В таком поле они перестают ориентировать свой танец в направлении стрелки компаса, определяющем направление локального магнитного поля. Интересный эффект «окна» обнаружен у европейской малиновки, помещенной в магнитное поле изменяющейся величины (Wiltschko, 1978). Эта птица ориентируется в магнитном поле, напряженность которого не выходит за пределы узкой области, границы которой отличаются от локальной напряженности поля Земли на ± 0,2 Гс. Вне этой области способность ориентироваться вначале отсутствует, однако через несколько дней птицы начинают реагировать и на такие поля. У голубей никакого эффекта окна не обнаружено, хотя были проведены эксперименты (например, Walcott, Green, 1974), в которых они подвергались воздействию поля (от катушки, находящейся на голове птицы), более чем в два раза превышающего геомагнитное. Киршвинк (Kirschvink, 1981) показал, что степень ориентации горизонтального танца пчел в полях менее 4,5 Гс может быть описана функцией Ланжевена. Это согласуется с гипотезой свободного вращения, которая, однако, совершенно не соответствует поведению пчел в сильных полях.
Есть несколько способов согласования модели свободного вращения с неспособностью ориентироваться в сильных полях. Например, у пчел обнаружены гидраты оксида железа (Kuterbach et al., 1982), что позволяет предположить наличие у них суперпарамагнитных гранул магнетита. Возможно, ориентация этих гранул в достаточно сильных полях
индуцирует сигнал, который вводит пчелу в заблуждение, и она не реагирует ни на какую информацию о магнитном поле. Не исключено также, что поведение пчел в сильных полях, как и эффект «окна» у европейских малиновок, связано со способом переработки получаемой информации, а не с физическим устройством датчика «магнитного чувства». Есть данные, полученные при изучении поведения животных (см. в следующем разделе), что некоторые животные используют информацию не только о направлении поля, но и о его напряженности. Возможно, в слишком сильных или слишком слабых полях (но не настолько слабых, чтобы полностью исчезла возможность ориентироваться) европейские малиновки временно пренебрегают любой информацией о магнитном поле и возвращаются к ней, только когда убедятся, что большое поле, в котором они находятся, это постоянный, а не временный фактор. Работы по изучению реакции животных на изменение напряженности поля весьма немногочисленны. Можно отметить, например, очень интересную работу Walker et al., 1982, в которой обнаружено, что у желтоперого тунца можно выработать условный рефлекс на изменение поля; показано также, что в организме этих животных содержится магнетит и они нечувствительны к малым электрическим полям (так что скорее всего не используют индукцию).
