Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
1.1. Основные проблемы и подходы к их решению
Недавно открытая способность живых организмов синтезировать ферромагнитные материалы (см. обзоры Kirschvink, Lowenstam, 1979; Lowenstam, 1981; Kirschvink, 1983) вновь привлекла внимание исследователей к проблеме биомагнетизма. Можно выделить три основных направления работ: во-первых, это описание распределения и состава магнитных материалов у различных видов; во-вторых, первые попытки выяснить пути биосинтеза магнетита (Lowenstam, 1981); и в-третьих, сравнение уровня остаточной намагниченности живых организмов с аналогичным уровнем осадочных пород (Kirschvink, 1982а; гл. 35).
Большой интерес вызывает обсуждение эволюционных преимуществ наличия у живых организмов магнетита или других ферромагнитных
1 Ruth Е. Buskirk and William P. O’Brien, Jr., Institute" for Geophysics, University of Texas, Austin, Texas 78712.
материалов. В некоторых случаях благодаря особым физическим свойствам магнетита, таким как удельный вес, прочность или электрическое сопротивление (Kirschvink, 1982b), организмы могут приобретать преимущества, существенные для отбора. Весьма заманчивым представляется предположение о возможности включения биогенного магнетита в поведенческие механизмы поиска и ориентации в магнитном поле Земли. При этом подобные механизмы могут сводиться либо к простому движению диполя в геомагнитном поле, как у магниточувствительных бактерий (Blakemore, Frankel, 1981), либо, как в случае более крупных организмов, к функционированию в качестве довольно сложного нервного преобразователя (Kirschvink, Gould, 1981; Kirschvink, 1982b). Магнитный преобразователь мог бы реагировать как на временные, так и на пространственные изменения геомагнитного поля. При соответствующей чувствительности сенсорного аппарата животные могут, фильтруя шумы, синхронизировать свои циркадианные ритмы с суточными вариациями магнитного поля Земли (Brown et al., 1970) либо использовать магнитное склонение и/или наклонение для «составления» магнитной карты местности (Gould, 1980; Quinn et al., 1981). Неудивительно, что большое число исследований последних лет по остаточной биологической намагниченности проводилось на животных, способных к дальним навигациям и хомингу (Gould et al, 1978; Walcott et al., 1979; Zoeger et al., 1981; Perry et al., 1981; Quinn et al., 1981; Walker, Dizon, 1981; Jones, MacFadden, 1982). В этой работе мы рассмотрим и мигрирующих, и оседлых представителей класса ракообразных. В предварительных лабораторных и полевых исследованиях были получены многочисленные указания в пользу влияния изменений магнитных полей на некоторых представителей этого класса.
1.2. Влияние магнитных полей на ракообразных
К настоящему времени усилия ученых, разрабатывающих проблему влияния магнитных полей на членистоногих, сосредоточились на исследовании трех классов явлений: 1) необычайно высокие или низкие магнитные поля влияют на физиологические процессы, включая развитие и размножение; 2) периодические изменения величины геомагнитного поля могут быть связаны с ритмами активности; 3) изменения величины и направления магнитного поля могут вызывать изменения ориентационного поведения. В отличие от насекомых Crustacea относительно мало изучены в отношении влияния на них магнитных полей.
Влияние увеличения магнитного поля на интенсивность метаболизма показано для целого ряда представителей ракообразных. Однако в этих экспериментах не было, как правило, хорошо поставленного контроля, поэтому механизм подобного воздействия остался неясным; не исключена возможность стрессовых реакций животных на большие поля.
Васильев с соавторами (1974) обнаружили, что рост дафний Daphnia тадпа в магнитном поле 136 мТл ускоряется, а плодовитость падает. Скорость дыхания жаброногих рачков Artemia salina увеличивается, если они развиваются из личинок в магнитном поле 20 или 180 мТл (200 или 1800 Э) (Taneyeva, 1978). Увеличение было максимальным для личинок в возрасте около 24 ч и наиболее выражено для тех из них, которые находились вблизи южного полюса магнита. Если рачков выращивали в постоянном магнитном поле 105 мТл (1050 Э), продолжительность их жизни увеличивалась на 21%, и они обладали большей устойчивостью к бактериальным инфекциям (Taneyeva, Dolgopol’skaya, 1974). Возможно, столь большое по сравнению с геомагнитным поле просто угнетающе действовало на бактериальный рост, однако прямо это не проверялось.
Танеева (1978) выдвинула гипотезу, согласно которой ускорение роста в таких сильных магнитных полях обусловлено облегчением всасывания воды. Для проверки гипотезы она изучала влияние магнитных полей на усоногих раков (Balanus eburneus), помещенных в воду различной солености. Поле 105 мТл значительно увеличивало поглощение воды при высокой солености среды (55%) и повышало потерю воды в слабосоленой среде (5%) по сравнению с контролем в морской воде.
Ли и Вейс (Lee, Weis, 1980), исследуя влияние магнитных полей на регенерацию конечностей у манящих крабов (Uca pugilator и U. ридпах), особо подчеркивали важность градиента магнитного поля. У крабов, находившихся у южного полюса магнита (10 мТл), регенерация утраченных конечностей и линька происходили быстрее, чем в контроле, в то время как особи, помещенные у противоположного полюса магнита, отставали в развитии от контрольных. По мнению авторов исследования подобные различия в темпах ростовых процессов могут быть результатом изменения скорости поглощения ионов натрия клетками.
