Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
ReifF., 1965. Fundamentals of Statistical and Thermal Physics, McGraw-Hill, New York.
Reitz J.R., Milford F.J., Christy R.W., 1979. Foundations of Electromagnetic Theory, 3rd ed., Addison - Wesley, Reading, Mass.
Schreiber B., Rossi 0. (1978). Correlation between magnetic storms due to solar spots and pigeon homing performances, IEEE Trans. Magn., Mag-14, 261.
Schulten Z„ Schulten K. (1977). The generation, diffusion, spin motion and recombination of radical pairs in solution in the nanosecond time domain, J. Chem. Phys., 66, 4616.
Walcott B., Walcott C., 1982. A search for magnetic field receptors in animals. In: Avian Navigation (F. Papi and H. G. Wallraff, eds.), Springcr-Verlag, Berlin, pp. 338-343.
Walcott C.. 1978. Anomalies in the earth’s magnetic field increase the scatter of pigeon’s vanishing bearings. In: Animal Migration, Navigation, and Homing (K. Schmidt-Koenig and W.T. Keeton, eds.), Springer-Verlag, Berlin, pp. 143 151.
Walcott C. (1980). Magnetic orientation in homing pigeons, IEEE Trans. Magn., Mag-16, 1008.
Walcott C„ Green R. P. (1974). Orientation of homing pigeons is altered by a change in the direction of an applied magnetic field, Science, 184, 180.
Walcott C., Gould J.L., Kirschvink J.L. (1979). Pigeons have magnets, Science, 205,
1027.
Walker M. W. Dizon A.E., Kirschvink J.L., 1982. Geomagnetic field detection by yellowfin tuna, Oceans Institute Conference Record, IEEE, New York, pp. 755-758.
Wiltschko W., 1978. Further analysis of the magnetic compass of migratory birds. In: Animal Migration, Navigation, and Homing (K. Schmidt-Koenig and W. T. Keeton, eds.), Springer-Verlag, Berlin, pp. 302-310.
Wiltschko W., Wiltschko R. (1972). Magnetic compass of European robins, Science, 176> 61
Yorke E.D. (1979). A possible magnetic transducer in birds, J. Theor. Biol., 77, 101.
Yorke E.D., (1981). Srnsitivity of pigeons to small magnetic field variations, J4 Theor. Biol., 89, 533.
Глава 11 РАЗМЕР ЧАСТИЦ В МАГНЕТИТНЫХ МАГНИТОРЕЦЕПТОРАХ
Джозеф Л. Киршвинк, Майкл М. Уокер1
1. Введение
Как не раз отмечалось в этой книге, магнитное поле влияет на поведение очень многих животных. В широком смысле поведенческие реакции на магнитное поле можно разделить на две категории: к первой относится определение направления (север-юг) с помощью сравнительно малочувствительного «компаса», ко второй - «чувство карты» позвоночных, за которое ответственны более чувствительные системы.
1.1. Органеллы «компаса»
Примеры существования «компаса» весьма многочисленны. Это пассивная ориентация магнитотаксических бактерий и водорослей (Blakemore, 1975; Lins de Barros et al., 1981), ориентация танца пчел на горизонтальных сотах (Martin, Lindauer, 1977), перемещение в определенном направлении мальков лосося и серебрянок (Quinn, 1980, 1982; Quinn et al., 1981), а также пластиножаберных рыб (Kalmijn, 1982), ориентация угрей (Tesch, 1975, 1980), предпочтение определенной ориентации амфибиями (саламандрами и тритонами; Phillips, 1977; Phillips, Adler, 1978), способность к ориентации в облачную погоду голубей и мигрирующих птиц (Keeton, 1972; Wiltschko, 1972; Walcott, Green, 1974). Магнитотаксис бактерий связан с наличием у них однодоменных кристаллов магнетита (Frankel, Blakemore, 1980). Бактериальные клетки обладают достаточно большим постоянным магнитным моментом, чтобы они могли поворачиваться и ориентироваться вдоль сравнительно слабого (50 мкТл) геомагнитного поля, несмотря на разупорядочивающее действие броуновского движения. Чтобы такая пассивная компасная система работала, магнитная энергия (n.8cos0, где ц- магнитный момент клетки,
1 Joseph L. Kirschvink, Division of Geological and Planetary Sciences, California Institute of Technology, Pasadena, California 91125. Michael M. Walker, Department of Zoology, University of Hawaii, Honolulu, Hawaii 96822; and Southwest Fishers Center Honolulu Laboratory, National Marine Fishers Service, National Oceanic and Atmospheric Administration, Honolulu, Hawaii 96812.
1,0
Магнитотаксические морение водоросли, 5-10мкм
С |
-j
Типичные
магнитотаксические
Бактерии, 1-2мкм
5 ' I IJdbU
х 0,6-/пчел
% 0,3 ^ 0,2
О 10 20 30 40
150 160 170
Рис. 11.1. Зависимость точности ориентации пчел, бактерий и водорослей от соотношения между магнитной и тепловой энергиями (функция Ланжевена). Несмотря на большие различия значений магнитных моментов, средняя точность ориентации этих организмов меняется очень слабо.
В -индукция поля, 0-угол между векторами ц и В) должна быть 'значительно больше тепловой энергии (кТ, где к-постоянная Больцмана, Т-абсолютная температура). Разброс отклонений направления магнитного момента относительно направления поля задается распределе-
нием Больцмана ехр , а средняя степень ориентации вдоль поля
описывается функцией Ланжевена L(\xB/kT) — c(h(\iB/kT) — kT/\iB. Ее график представлен на рис. 11.1, где использовано обозначение у = \iB/kT. На этом же рисунке указаны измеренные или предполагаемые значения у для «компасов» у бактерий, морских водорослей и рабочих пчел. В работах Frankel et al., 1979 и Frankel, Blakemore, 1980 проведено прямое определение магнитного момента типичной магнитотаксической бактерии на основе данных об объеме магнетита, содержащегося в однодоменных кристаллах. Такой же результат получен в работе Ка1-mijn, 1981, где сравнивались средние скорости движения бактерии в полях разной напряженности со скоростями, вычисленными с помощью функции Ланжевена.
