Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
3. «Чувство карты»
Указания на роль магнитных ориентиров в формировании «чувства карты» были получены из самых разных источников, соответственно существует и несколько гипотез о построении «магнитной карты» (Yeagley, 1947; Gould, 1980, 1982b; Walcott, 1980a, 1982; Moore, 1980; Lednor, 1982). Чтобы понять значение всех имеющихся по этому поводу данных, мы должны сначала обсудить, какого типа информацию можно получить, опираясь на магнитные ориентиры. Геомагнитное поле изменяется более или менее регулярным образом от магнитного экватора (где магнитная стрелка располагается горизонтально и индукция поля равна примерно 25 ООО нТл) к магнитным полюсам (где стрелка располагается вертикально и индукция равна примерно 60 ООО нТл). Чтобы определить по магнитному полю широту, птицы должны уметь измерять с достаточной точностью скорость изменения поля. Например, на северо-востоке США наклонение меняется со скоростью примерно 0,01°/км, а индукция-со скоростью 3-5 нТл/km (ее горизонтальная и вертикальная составляющие изменяются примерно в два раза быстрее). Возникает вопрос: с какой точностью измеряют голуби эти величины? Наиболее четкий ответ на него был получен после проведения экспериментов, в которых голуби были лишены возможности видеть и должны были искать голубятню вслепую. Наблюдая с помощью радио за беспомощными блужданиями птиц вблизи голубятни, пролетевших до этого десятки или сотни километров (Schmidt-Koenig, Walcott, 1978), мы можем сделать вывод, что «чувство карты» позволяет определить местоположение с точностью примерно 5 км (рис. 12.2). Это соответствует чувствительности определения наклонения геомагнитного поля 0,05°и его величины 15-25 нТл (т. е. 30-50 нТл для одной из компонент поля). Как следует из данных гл. 3, животные, использующие магнитные ориентиры, должны испытывать трудности при навигации во время магнитных бурь, поскольку поле меняется при этом на величину от десятков до тысяч нанотесл. Такой эффект действительно наблюдается. Игли (Yeagley, 1951) показал, что время, за которое голуби находили дом в серии из девяти испытаний, проведенных в 1948 г. в Нью-Джерси, увеличивается с возрастанием солнечной активности. Такая же зависимость обнаружена при анализе результатов соревнования голубей в
Место, где был выпущен голуьь
Рис. 12.2. Обычно птицы сверяют свой маршрут со знакомыми ориентирами на земле и летят прямо к голубятне. Если же их лишить возможности видеть (например, приморозив контактные линзы), то они будут беспорядочно блуждать вблизи голубятни. Из приведенных данных следует, что чувство «карты» голубей характеризуется разрешением 3-5 км (Schmidt-Koenig, Walcott, 1978).
Италии за 18 лет (Schreiber, Rossi, 1976, 1978, 1979). Детальное исследование результатов подобных соревнований в Америке, проходивших во время магнитной бури, показало, что, как и следовало ожидать, эффект сильнее проявляется для трасс восток-запад, чем для трасс север-юг (Carr et al., 1982). Поскольку указанные эффекты наблюдаются как в ясные дни, так и при облачной погоде и заметны даже при сравнительно слабых бурях, вряд ли они связаны с «компасным магнитным чувством».
Любопытно, что магнитные бури влияют также и на первоначальную ориентацию: выпущенные голуби отклоняются от правильного направления, определяемого по азимуту, тем больше, чем сильнее магнитная буря (Keeton et al., 1974). Это явление наблюдается и в солнечные дни, причем его величина много больше той, которую можно было бы ожидать в предположении о влиянии бурь на магнитную «компасную» систему. По-видимому, во время магнитной бури ухудшается оценка голубем своего местоположения (рис. 12.3). Аналогичным образом изменяется во время магнитных бурь направление перелета мигрирующих птиц (Moore, 1977). В обоих случаях пороговое значение изменения поля, при котором начинают проявляться указанные эффекты, находится в области 10-20 нТл, что соответствует минимальной чувствительности, ожидаемой для «магнитного чувства карты».
Рис. 12.3. Выпущенные голуби, как правило, систематически отклоняются вправо или влево от истинного направления на дом во время магнитной бури. Такие отклонения (продемонстрированные здесь для г. Кэмпбелл, шт. Нью-Йорк) меняются во времени в зависимости от силы магнитной бури (в данном случае усредненной по 12-часовому интервалу). Это, а также данные о результатах соревнований голубей (см. текст) позволяют предположить, что чувство, ответственное за определение местонахождения у птиц, нарушается во время магнитных бурь (Keeton et al., 1974).
Одна из очевидных проблем, с которой сталкиваются животные, использующие информацию о магнитном поле, состоит в том (см. гл. 3), что на изменения магнитного поля общего характера часто накладываются локальные возмущения. При построении магнитной карты голубь должен экстраполировать локальные градиенты поля вблизи голубятни, чтобы уметь определить свое местоположение на больших расстояниях от нее. Если локальный градиент нерепрезентативен, то неизбежно систематическое отклонение от истинного направления на дом. Более того, точность определения места освобождения зависит от того, в какой степени оно может быть подогнано к локальной «карте» поля. Следовательно, в восприятии голубя каждое место, где он был выпущен, характеризуется своим отклонением от направления на голубятню. Именно такая картина следует из фактических данных. Например, в окрестности города Итака (шт. Нью-Йорк) у всех голубей наблюдается одинаковая схема «отклонений»: к западу от проходящей через Итаку линии северо-северо-запад/юго-юго-восток отклонения направлены против часовой стрелки, а к востоку от этой линии-по часовой (рис. 12.4) (Windsor, 1972, 1975). Отсюда можно предположить, что если голуби используют магнитную картографическую информацию, то градиент магнитного поля на северо-западе Соединенных Штатов направлен на северо-северо-запад. Так оно и есть на самом деле, и на своих «картах» голуби систематически «перемещают» Итаку на северо-северо-запад от ее истинного положения (и тем самым «смещают» то место, где они были выпущены, на север или на юг от фактического). Аналогичные схемы отклонений, обусловленных наличием градиентов поля, наблюдались и для голубятен, расположенных в Линкольне, шт. Массачусетс (Walcott, частное сообщение), и во Франкфурте (Windsor, 1972; Gruter et al., 1982). В то же время для голубятни,
