Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
1981)-то процедура размагничивания вряд ли в первую очередь повлияла бы на ориентацию пчел в магнитном поле. Более того, идея о том, что реальный детектор пчел действительно игнорирует полярность, подтверждается данными по поведению пчел: пчелы [а также птицы (Wiltschko, Wiltschko, 1972; Walcott, Green, 1974)] не проявляют никаких признаков способности определять полярность поля. Вторая причина, по которой гипотеза «постоянного магнита» не может быть отвергнута, проще: возможно, «немагнитные» пчелы Гоулда и его коллег на самом деле обладали магнитными полями, но эти поля были слишком слабыми и авторам просто не удалось их зарегистрировать. Однако, как отмечает Киршвинк (Kirschvink, 1981), это возражение отпадает, если пчелы используют гипотетический детектор с постоянным магнитом для определения величины поля с таким высоким разрешением, которое следует из поведенческих данных (разд. 6.1). Как показывают расчеты (Kirschvink, Gould, 1981; Yorke, 1981), количество необходимого для обеспечения такой чувствительности однодоменного магнетита легко регистрируется аппаратурой, которой располагали Гоулд с коллегами. К сожалению, эти вопросы приходится оставить открытыми, так как пока мы не можем с уверенностью сказать, умеют ли пчелы на самом деле определять величину поля с такой точностью.
Хотя «аксиальный» вариант гипотезы «постоянного магнита» не может быть отвергнут, гипотеза «суперпарамагнетика» выглядит более привлекательной. Прежде всего и размеры, и число однодоменных частиц, по-видимому, широко варьируют у пчел (Gould et al., 1978, 1980). Все исследованные взрослые пчелы имеют существенное количество (2 108) суперпарамагнитных частиц, размеры которых распределены в довольно узких пределах-от 300 до 350 А (рис. 18.10). Такое единообразие уже предполагает биологическую функцию (Gould et al., 1980). Кроме того, как и одноосевой постоянный магнит, детектор на основе суперпарамагнитных частиц не должен размагничиваться переменным полем, поэтому и в этом- случае нет противоречий с результатами Гоулда и др. (Gould et al., 1980). Наконец, большинство механизмов, основанных на поперечно-ориентированных одиночных доменах, трудно согласовать с наблюдениями Линдауэра и Мартина (Lindauer, Martin, 1972) за ошибками направления (разд. 2). Напомним, что ошибок направления не было, если виляющий пробег был ориентирован вдоль силовых линий магнитного поля, т. е. когда вращающий момент одиночных доменов, расположенных поперек длинной оси тела, был максимальным. Ошибок направления не было также в отсутствие поля, когда вращающий момент, действующий на эти домены, должен быть минимальным. Как указывают Гоулд и др. (Gould et al., 1980), трудно представить себе, каким образом и максимальный, и минимальный отклик детектора может приводить к одинаковой поведенческой реакции. Не менее странно, что пчелы, танцующие перпендикулярно линиям поля-ситуация с точки зрения поперечно-ориентированных доменов, аналогичная нулевому полю, при которой вращающий момент минима-
О
1
О
2
3
X
аз
т
X
п
X
«
га
?
Т
О
h*
«J
h4
О
О
150 200 250 300 350 400
Диаметр частицы при фазовом переходе одиночный домен/суперпарамагнетик, А
Рис. 18.10. Время релаксации магнитных доменов в супермагнитных частицах рабочей пчелы экспоненциально возрастает при понижении температуры. Следовательно, частицы, которые при комнатной температуре (300 К) являются суперпарамагнитными, при температуре жидкого азота (77 К) будут вести себя как одиночные домены, способные сохранять остаточную намагниченность. Напротив, если переход суперпарамагнетик/одиночный домен проводить, нагревая частицы в отсутствие внешнего магнитного поля, остаточная намагниченность, свойственная частицам при низких температурах, исчезнет. Температура, при которой остаточная намагниченность пропадает, указывает на размеры соответствующих частиц (см. значения по оси абсцисс). Для определения размеров суперпарамагнитных гранул пчел охлаждали до 77 К в сильном магнитном поле (3000 Гс), которое ориентирует направления магнитных моментов всех доменов. Кривая 1 показывает остаточную намагниченность одной пчелы при нагревании в отсутствие внешнего поля в криогенном магнитометре. Большая часть намагниченности пропадает при температуре фазового перехода, соответствующей размерам частиц от 300 до 325 А. Так как магнитная сфера диаметром 32$ А имеет момент — 8,6-10“11 ед. СГСМ, для того чтобы объяснить полученную остаточную намагниченность, пчела должна иметь около 2-108 таких частиц. Кривые 2 и 3 показывают соответствующие зависимости в отсутствие сильного магнитного поля. (Kirschvink, Gould, 1981.)
лен,-тем не менее демонстрируют максимальные ошибки направления (Gould et al., 1980). Подобных проблем не возникает, если принять некоторые из суперпарамагнитных механизмов, предложенных Кирш-винком и Гоулдом (Kirschvink, Gould, 1981). Нам кажется, что гипотеза «суперпарамагнетика» в настоящее время является наиболее правдоподобной.
1
Температура, К щ 56 109 189 300 447
