На чем базируется способность некоторых видов животных к бионавигации
24.05.2021 08:23:00
Многие животные обладают способностью ощущать магнитное поле планеты, что здорово облегчает им существование. В первую очередь речь идет о мигрирующих видах птиц и рыб, которым «встроенный компас» помогает успешно путешествовать на огромные расстояния. К настоящему времени магниторецепцию обнаружили у тритонов, лягушек, омаров и даже червей. С человеком сложнее, но последние исследования говорят, что мы тоже не лыком шиты.
Если говорить о научных объяснениях, есть два варианта. У одних животных главную роль играет наличие оксида или сульфида железа в клетках, как и у древних бактерий. Другим помогают криптохромы — особый класс светочувствительных белков. Они повышают восприимчивость нейронов сетчатки глаза настолько, что животные видят магнитные линии, как мы дорожную сетку на карте. По ним и передвигаются. Впрочем, есть и запасной вариант. Например, в крупных городах птицам мешают источники искусственных электромагнитных полей. Поэтому пернатые переключаются на обычные ориентиры, в частности на какие-то запоминающиеся объекты.
Кстати, в 1980-х годах эта тема погубила репутацию известного британского ученого-биолога Робина Бекера. Он опубликовал статью в Science, где категорично утверждал, что человек обладает магниторецепцией. Но то, что произвело фурор, закончилось скандалом, поскольку попытки повторить эксперименты провалились. Недавно исследователи из Калифорнийского технологического института вернулись к этой теме. Они поместили нескольких добровольцев в клетку Фарадея (устройство, экранированное от внешних электромагнитных полей) и подвергали их магнитными аномалиями уже внутри. Результаты есть, но какие-то расплывчатые. А как еще может быть, когда просто не знаешь, где и что искать?
Учитывая, что множество людей во время магнитных бурь разве что на стенку не лезут, магниторецепция у нас есть. Но, судя по всему, пребывает в спящем состоянии, так как в ней не возникает особой необходимости. Ведь ориентация на местности для нашего мозга — комплексный процесс, в котором задействованы все системы — от зрительных нейронов до обонятельных луковиц. А это гораздо круче, чем способность видеть магнитные поля. Хотя чисто по-человечески, конечно, обидно.
КСТАТИ
В Австралии встречаются крайне интересные и забавные существа. Но если местные жители как-то привыкли, например, к гигантским насекомым (одних только пауков на континенте описано 3706 видов) и относятся к ним более или менее спокойно, то у представителей других частей суши даже фото может вызвать стресс. В последнее время в топе новостей — гигантские мотыльки богонги, которых обнаруживают на улицах крупных городов. Не сказать, что у жителей Канберры, Мельбурна и Сиднея слабые нервы, однако найти в квартире большую мохнатую и явно недружелюбно настроенную моль никому не понравится. Бабочки тоже не в восторге. Просто в последнее время из-за изменений климата усилились ветра, и крылатых путешественниц сдувает с маршрута, который, вообще-то, проходит по безлюдным местам.
Agrotis infusa — так по-научному именуются ночные мотыльки богонги («коричневые» — в переводе с языка австралийских аборигенов) — знамениты своими ежегодными миграциями на расстояние почти в тысячу километров с равнин Юго-Восточной Австралии к пещерам в Альпах. Там они проводят лето, а потом возвращаются для размножения. Изюминка в том, что перемещаются богонги только в темное время суток. И ранее считалось, что как и все ночные насекомые, они ориентируются по звездам и Луне. Однако исследования шведских ученых из Лундского университета говорят о том, что мотыльки пользуются глобальным магнитным полем Земли наподобие птиц. И это первый выявленный факт использования магнитных полей у ночных насекомых.
В ТЕМУ
Земля вращается, и жидкое металлическое ядро нашей планеты никогда не находится в состоянии покоя. Поскольку от него зависит магнитное поле Земли, то оно (если очень упрощенно описывать этот процесс) напоминает колышащиеся воды океана — так называемые волны Россби. При этом вообще вся магнитосфера — беспокойное хозяйство, потому что здесь постоянно что-то возмущается, меняется и перемещается. Например, сейчас идет процесс инверсии магнитных полюсов, итогом чего станет «переворачивание»: Северный магнитный полюс станет Южным и наоборот. Естественно, это будет нескоро, но факт остается фактом.
Например, Северный магнитный полюс начиная с 1831 года сместился более чем на 2300 километров в сторону Сибири. И скорость его «переползания» постоянно растет — с 15 километров в год в 2000-м до 55 в 2019-м. Из-за этого приходится постоянно корректировать навигационные системы, в частности компасы в смартфонах, а также резервные системы навигации самолетов и кораблей. Кстати, мы становимся свидетелями уникального события, поскольку инверсия еще ни разу не происходила в бытность существования Homo sapiens. Предположительно, последний раз такая метаморфоза случилась 780 тысяч лет назад, а за всю геологическую историю Земли — раз десять. По поводу того, чем все это закончится для человечества, версии ученых расходятся. Оптимисты полагают, что вопрос чисто технический и ничего катастрофичного не случится. Как говорится, от перемены мест слагаемых сумма не меняется. В конце концов, географические полюса останутся на месте. Пессимисты опасаются, что магнитосфера ослабнет настолько, что будет не в состоянии защищать нас от космического излучения. А это, разумеется, грозит крупными неприятностями. С другой стороны, пока изменений такого рода не наблюдается. К тому же весь процесс инверсии до «окончательной редакции» займет не одну тысячу лет — будем надеяться, что к тому времени наши потомки что-нибудь придумают.
bebenina@sb.by
На клеточном уровне
Начнем с того, что способность ощущать магнитное поле животные унаследовали от древних микроорганизмов. Определенный их класс (так называемые магнитотактические бактерии) внутри клеток имеет частички сульфида железа, благодаря которым корректирует направление движения вдоль линий магнитного поля Земли. В 1972 году официально введен термин магниторецепция. Она рассматривается как объяснение феномена бионавигации — способности животных выбирать направление движения при сезонных миграциях. В случае живых существ мы обычно говорим о некоем встроенном магнитном компасе. Действительно, вполне логично предположить, что за такие серьезные функции должен отвечать либо отдельный орган, либо отдел мозга. Но парадокс в том, что ничего конкретного ученые найти не могут. С 1960-х годов, когда магниторецепция была открыта у птиц (у них она особенно развита), выяснили, что «замагничивание» у разных видов животных происходит неодинаково. Например, у птиц чувствительные клетки располагаются в районе клюва и внутреннего уха, у летучих мышей — в роговице глаза и так далее.Если говорить о научных объяснениях, есть два варианта. У одних животных главную роль играет наличие оксида или сульфида железа в клетках, как и у древних бактерий. Другим помогают криптохромы — особый класс светочувствительных белков. Они повышают восприимчивость нейронов сетчатки глаза настолько, что животные видят магнитные линии, как мы дорожную сетку на карте. По ним и передвигаются. Впрочем, есть и запасной вариант. Например, в крупных городах птицам мешают источники искусственных электромагнитных полей. Поэтому пернатые переключаются на обычные ориентиры, в частности на какие-то запоминающиеся объекты.
Притяжение личности
На вопрос, чувствуют ли люди магнитные поля, у науки пока нет четкого ответа. Но она и метеочувствительность «со скрипом» признает, хотя магнитные бури сразу дают о себе знать и сердечникам, и гипертоникам. Другое дело, что мы не можем видеть магнитные поля и ощущать их. По крайней мере, сознательно.Кстати, в 1980-х годах эта тема погубила репутацию известного британского ученого-биолога Робина Бекера. Он опубликовал статью в Science, где категорично утверждал, что человек обладает магниторецепцией. Но то, что произвело фурор, закончилось скандалом, поскольку попытки повторить эксперименты провалились. Недавно исследователи из Калифорнийского технологического института вернулись к этой теме. Они поместили нескольких добровольцев в клетку Фарадея (устройство, экранированное от внешних электромагнитных полей) и подвергали их магнитными аномалиями уже внутри. Результаты есть, но какие-то расплывчатые. А как еще может быть, когда просто не знаешь, где и что искать?
Учитывая, что множество людей во время магнитных бурь разве что на стенку не лезут, магниторецепция у нас есть. Но, судя по всему, пребывает в спящем состоянии, так как в ней не возникает особой необходимости. Ведь ориентация на местности для нашего мозга — комплексный процесс, в котором задействованы все системы — от зрительных нейронов до обонятельных луковиц. А это гораздо круче, чем способность видеть магнитные поля. Хотя чисто по-человечески, конечно, обидно.
КСТАТИ
Agrotis infusa — так по-научному именуются ночные мотыльки богонги («коричневые» — в переводе с языка австралийских аборигенов) — знамениты своими ежегодными миграциями на расстояние почти в тысячу километров с равнин Юго-Восточной Австралии к пещерам в Альпах. Там они проводят лето, а потом возвращаются для размножения. Изюминка в том, что перемещаются богонги только в темное время суток. И ранее считалось, что как и все ночные насекомые, они ориентируются по звездам и Луне. Однако исследования шведских ученых из Лундского университета говорят о том, что мотыльки пользуются глобальным магнитным полем Земли наподобие птиц. И это первый выявленный факт использования магнитных полей у ночных насекомых.
В ТЕМУ
Земля вращается, и жидкое металлическое ядро нашей планеты никогда не находится в состоянии покоя. Поскольку от него зависит магнитное поле Земли, то оно (если очень упрощенно описывать этот процесс) напоминает колышащиеся воды океана — так называемые волны Россби. При этом вообще вся магнитосфера — беспокойное хозяйство, потому что здесь постоянно что-то возмущается, меняется и перемещается. Например, сейчас идет процесс инверсии магнитных полюсов, итогом чего станет «переворачивание»: Северный магнитный полюс станет Южным и наоборот. Естественно, это будет нескоро, но факт остается фактом.
Например, Северный магнитный полюс начиная с 1831 года сместился более чем на 2300 километров в сторону Сибири. И скорость его «переползания» постоянно растет — с 15 километров в год в 2000-м до 55 в 2019-м. Из-за этого приходится постоянно корректировать навигационные системы, в частности компасы в смартфонах, а также резервные системы навигации самолетов и кораблей. Кстати, мы становимся свидетелями уникального события, поскольку инверсия еще ни разу не происходила в бытность существования Homo sapiens. Предположительно, последний раз такая метаморфоза случилась 780 тысяч лет назад, а за всю геологическую историю Земли — раз десять. По поводу того, чем все это закончится для человечества, версии ученых расходятся. Оптимисты полагают, что вопрос чисто технический и ничего катастрофичного не случится. Как говорится, от перемены мест слагаемых сумма не меняется. В конце концов, географические полюса останутся на месте. Пессимисты опасаются, что магнитосфера ослабнет настолько, что будет не в состоянии защищать нас от космического излучения. А это, разумеется, грозит крупными неприятностями. С другой стороны, пока изменений такого рода не наблюдается. К тому же весь процесс инверсии до «окончательной редакции» займет не одну тысячу лет — будем надеяться, что к тому времени наши потомки что-нибудь придумают.
bebenina@sb.by