Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Аналогичный подход был применен в работе Lins de Barros et al., 1981 к магнитотаксическим водорослям. В результате было найдено, что магнитный момент (и значение у) для водорослей примерно в 10 раз больше, чем для бактерий. И наконец, было проведено сравнение точности определения направления пчелами с соответствующей дисперсией, задаваемой функцией Ланжевена; полученная оценка магнитного момента рецепторов пчел отвечала значению у = 6 (Kirschvink, 1981). Несмотря на такой широкий разброс значений магнитного момента, средняя степень ориентации (определяемая функцией Ланжевена) изме-
няется незначительно: от 0,82 для пчел до 0,94 для бактерий и 0,99 для водорослей. Как легко видеть из рис. 11.1, «компасные» органеллы с размерами меньшими, чем у пчел, будут ориентироваться в магнитном поле слишком слабо. По-видимому, бактериальные клетки и водоросли должны обладать столь большим магнитным моментом потому, что иначе вращающий момент (ц х В) будет слишком мал для осуществления быстрой ориентации этих довольно крупных клеток в геомагнитном поле (Frankel, Blakemore, 1980; Lins de Barros et al., 1981). При этом на клетки водорослей должен действовать больший вращающий момент, поскольку их диаметр (— 5—10 мкм) и площадь поверхности значительно больше, чем у типичных бактерий (с размерами 1-2 мкм). Применяя эти аргументы к случаю «компаса» малых размеров у пчел, мы можем предположить, что с магнитной частицей или с цепочкой таких частиц связано в данном случае лишь небольшое количество органического материала. Итак, можно утверждать, что способность к ориентации в магнитном поле, проявляемая бактериями, водорослями и пчелами, согласуется с ферромагнитным механизмом магниторецепции.
1.2. «Магнитное чувство»,
характеризующееся высоким разрешением
Магнитное чувство, характеризующееся высоким разрешением, по сравнению со способностью к ориентации в магнитном поле обнаружено у меньшего числа видов; все же его существование убедительно доказано для многих видов птиц (см. гл. 22) и рабочих пчел (см. гл. 18). Объяснить механизм чувствительности к очень малым (< 10-4) возмущениям геомагнитного поля весьма непросто.
Йорк (Yorke, 1981) и Киршвинк и Гоулд (Kirschvink, Gould, 1981) независимо попытались решить эту задачу в рамках ферромагнитной гипотезы механизма магниторецепции. Оба подхода аналогичны в том отношении, что основаны на предположении о наличии в организме животного большого числа магнетитных рецепторов, передающих информацию нервной системе, где она перерабатывается и усредняется. В принципе количество содержащегося в организме магнетита достаточно для реализации такого способа магниторецепции. Йорк развивает свой подход в настоящей книге (гл. 10). В этой главе мы рассмотрим некоторые приложения гипотезы, выдвинутой в работе Kirschvink, Gould, 1981, а также предложим некоторые экспериментальные способы ее проверки. Сначала, однако, представляется целесообразным обсудить различные механизмы, с помощью которых животные могут преобразовывать информацию о геомагнитном поле в форму, необходимую для двух- или многокоординатной навигации.
1.3. Магнитные ориентиры,
использующиеся при построении «чувства карты»
Для объяснения механизма «чувства карты» у животных предлагались различные типы навигационных систем-от «карты знакомой местности», рассмотренной в работе Baker, 1978, до двухкоординатной карты с двумя независимыми компонентами (см., например, Quinn, 1982). Гипотеза «магнитной карты знакомой местности» предполагает, что животное создает магнитную топографическую карту местности, характеризующуюся средней напряженностью поля, его локальными градиентами или какими-либо функциями этих двух параметров, и определяет свое местоположение в незнакомой местности путем экстраполяции этих параметров (Gould et al., 1980). Какие системы могут для этого использоваться? «Чувство карты» может иметь чисто магнитную природу или формироваться в результате комбинации с другим (или другими) чувством. Здесь возможно множество вариантов, каждый из которых, как показано на рис. 11.2, может образовать одну из компонент навигационной «картографической сетки». Простейшей является такая система, и которой используется информация только о величине поля (случай А на рис. 11.2). Напряженность поля-это самый простой геомагнитный параметр, не зависящий от ориентации животного. Система магниторецепторных органелл, которые реагируют на напряженность поля, может обладать чрезвычайно высокой чувствительностью (Yorke, 1981; Kirschvink, Gould, 1981).
На следующем уровне каким-то образом комбинируются «магнитное» и «гравитационное» чувства. Этот вариант, по-видимому, реализуется в случае рассмотренного выше магнитного компаса птиц. Характеризующаяся высоким разрешением компонента «чувства карты» может формироваться путем отслеживания изменения угла между направлением поля и вертикалью (наклонение поля) и последующего интегрирования этого угла по времени (случай Б на рис. 11.2). Данная составля-
„Первичные" чувства
Комбинация двух компонент
