Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 2 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001275-3
Скачать (прямая ссылка):
солнце как компас явилось одним из своевременно полученных фактов, стимулировавших интерес к проблеме биологических часов в 50-е гг. В опытах, проведенных в последующие годы, было установлено, что перелетные птицы и почтовые голуби, у которых эндогенный ритм биологических часов был сдвинут по фазе путем выдерживания животных в условиях измененного чередования светлой и темной частей суток, ошибаются в выборе компасного направления (Hoffman, 1954, 1960; Schmidt-Koenig, 1960). Величина ошибки и ее характер соответствуют скорости передвижения солнца по небу в течение дня (~ 15° в 1 ч.). Такие опыты со сдвигом внутренних часов позволяют думать, что стратегия, используемая птицами при навигации, имеет четко выраженную компасную компоненту, на которую можно воздействовать, не влияя на способность птицы определять свое местоположение (топографическая компонента). Это согласуется с топографически-компасной гипотезой Крамера.
Многие птицы совершают перелеты по ночам; они не могут использовать солнце как источник дирекциональной информации и ориентируются по звездам. Такие птицы определяют компасное направление, устанавливая положение центра вращения звездного неба, который в северном полушарии указывает на север (Emlen, 1975а, Ь). Затем они «изучают» звездные скопления (вероятно, сходные с теми, которые люди назвали созвездиями), связанные с осью вращения, и далее при определении компасного направления полагаются на распознавание этих скоплений. Это дает им компасную точку отсчета, не зависящую от времени. Кроме того, имеются данные, что некоторые птицы, начинающие перелет в сумерках, используют в качестве источника компасной информации заходящее солнце (Мооге, 1978, 1980).
Использование птицами небесных ориентиров для определения компасного направления не вызывает сомнений, но до сих пор остается совершенно непонятным, каким образом птицы в действительности узнают, где они находятся, т. е. что же представляет собой их «карта»? Давно известно, что положение солнца (Matthews, 1953а) и звезд (Sauer, 1957) в сочетании с точным хронометром может обеспечивать птиц и сведениями о том, где они находятся. Высота солнца над горизонтом зависит от широты. Таким образом, для того чтобы определить широту, птица может путем экстраполяции представить траекторию перемещения солнца по небу до его самой высокой точки (что бывает в местное полуденное время) и сравнить оцененную таким образом высоту солнца с той, которая должна быть в полдень в месте обитания птицы или в том месте, куда она направляется. Информацию о долготе можно получить, сравнив местное солнечное время с временем, которое, согласно внутренним часам птицы, должно быть в месте ее постоянного обитания. Как известно, мореплаватели для точного определения высоты положения солнца или звезд пользуются секстантом; эта информация в сочетании с показаниями хронометра позволяет им определить свое местоположение. Как бы привлекательно ни выглядела эта возможность в
случае навигации птиц, ряд опытов (например, опыты со сдвигом внутренних часов, о которых мы упоминали) показал, что птицы используют солнце и звезды не как источники топографической (позиционной) информации, а лишь как индикаторы компасного направления (Keeton, 1974а; Emlen, 1975а).
Навигация при помощи небесных ориентиров требует, разумеется, чтобы небо было достаточно свободно от облаков : только тогда можно определить положение солнца или звезд. Однако давно известно, что птицы могут ориентироваться и в облачную погоду, а наблюдения при помощи радаров указывают, что перелетные птицы хорошо ориентируются, даже если они летят в густом слое облаков (Griffin, 1972, 1973). Наконец, после десятков лет неверия в то, что почтовые голуби вообще способны ориентироваться в облачную погоду (это мнение было распространено в научных кругах, но отнюдь не среди любителей соревнований голубей), в серии опытов, проведенных в 1969 г., Китон со всей определенностью показал, что соответствующим образом обученные и мотивированные голуби могут ориентироваться по направлению к дому в незнакомой местности и в облачные дни. Тот же автор (Keeton, 1969) получил еще один результат, вызвавший огромный интерес у исследователей навигации птиц: смещение фазы внутренних часов не влияет на ориентацию птиц в облачную погоду, как это бывает в солнечную (рис. 22.2). Таким образом, способ, используемый этими птицами при ориентации в облачную погоду, не требует временной компенсации, как солнечный компас.
В результате этих исследований вместо старого представления о том, что в процессе навигации птицы используют исключительно зрительные ориентиры, была выдвинута гипотеза, согласно которой для успешной навигации имеют значение разные сигналы, поступающие из окружающей среды, и разные принципы обработки информации (Keeton, 1974а; Emlen, 1975а; Able, 1980). Хорошо известно, что птицы используют во время навигации солнце, звезды и ландшафтные ориентиры. Некоторые виды птиц способны воспринимать ультрафиолетовые лучи (Wright, 1972; Kreithen, Eisner, 1978; Goldsmith, 1980; Parrish et al., 1981) и различать характер поляризации света (Kreithen, Keeton, 1974b; Delius et al., 1976); возможно, поляризованный свет неба, наиболее интенсивный в ультрафиолетовой области, тоже помогает им при навигации (именно так обстоит дело у некоторых беспозвоночных) (von Frisch, 1967; Waterman, 1981). Кроме того, установлено, что голуби способны воспринимать звуки сверхнизкой частоты (0,1 Гц) (Yodlowski et al., 1977; Kreithen, Quine, 1979). He исключено, что голуби используют постоянные источники таких звуков в окружающей местности (волны, разбивающиеся о морской берег, ветры над горной цепью), чтобы построить навигационную карту этой местности. Хотя такой низкочастотный источник звука нельзя локализовать обычным методом измерения бинауральной разности фаз и времен поступления звукового сигнала, его направление в принципе можно определить с помощью эффекта
