Биогенный магнетит и магниторецепция. Новое о биомагнетизме. Том 1 - Киршвинк Дж.
ISBN 5-03-001274-5
Скачать (прямая ссылка):
Комбинации трех или Более ориентиров
Гравитация (горизонтальная и —> вертикальная системы отсчета)
Аксиальное магнитное-направление
AJCapTa* полной --------
величины поля
Солнечный или другие --------------
немагнитные компасы
Аксиальный магнитный компас—
"гсм.^апример,Wiltschko,wntsc^o.^lZ)
-ь.,Карта',магнитных склонений-----
Движение по кр^гу и -другие типы поведения в месте выпуска
•В.,Карта магнитных наклонений
-Г. Горизонтальная и вертикальная компоненты лоля (см.,например, Yeagiey,l947)
•Д.Векторное поле градиента интенсивности
^.использование магнитных „хреьтов" и „впадин* для определения широты, детектирование наклонения для определения долготы
Рис. 11.2. Возможная иерархия геомагнитных ориентиров для навигационной двухкоординатной «карты».
ющая «чувства карты», по-видимому, характеризуется меньшей чувствительностью, чем компонента, основанная на измерении напряженности поля, поскольку нужно учитывать шум как магнитной, так и гравитационной систем.
На следующем и, вероятна, наименее чувствительном уровне «чувство карты» формируется путем комбинации трех или более компонент. Третьей компонентой может быть геомагнитное склонение или изменение вертикальной или горизонтальной составляющих магнитного поля (Yeagley, 1947). Для измерения склонения необходим магнитный компас, а также независимая система ориентации по солнцу или звездам. Хотя в такой сложной трехкомпонентной системе должен учитываться шум всех составляющих и она не может функционировать в облачную погоду или у рыб, мигрирующих подо льдом, эта система несколько расширяет возможности ориентирования, поскольку геомагнитное склонение сильно меняется с долготой, особенно на высоких широтах.
Другими компонентами на этом уровне могут быть горизонтальная и вертикальная составляющие поля и его наклонения (Yeagley, 1947). Неясно, правда, какую дополнительную информацию может при этом получить животное, поскольку декартовы координаты (горизонтальная и вертикальная компоненты) дают такое же количество информации, что и полярные (напряженность и наклонение). Кроме того, трудно представить себе такие «первичные» органеллы, которые могли бы непосредственно регистрировать горизонтальную и вертикальную компоненты поля; подобные органеллы должны были бы обладать одинаковой чувствительностью к силе тяжести и к магнитному полю. Например, достаточно большие магнетитные кристаллы, способные регистрировать поле тяжести, с необходимостью должны состоять из многих доменов, а такая система обладает малым эффективным магнитным моментом и, следовательно, не может использоваться в качестве рецепторов магнитного поля. Кроме того, магнитная энергия однодоменных кристаллов, находящихся в геомагнитном поле, превышает гравитационную энергию в 102-104 раз; ясно, что эти два чувства разделены уже на уровне рецепторов.
И наконец, животные могут регистрировать малые изменения напряженности поля в том месте, где они были выпущены, и составлять «карту» градиента напряженности поля, которую они используют в качестве дополнительной компоненты навигационного механизма. Обнаружено, что такие животные, как почтовые голуби, мигрирующие черепахи и океанические рыбы, сразу после того, как их выпускают в незнакомой местности, перемещаются по круговым траекториям диаметром 100-200 м (Walcott 1978; Rudloe 1979); возможно, такое поведение связано с составлением «карты» градиента.
Океанические животные могут использовать даже более простой способ, основанный на присущих морям особенностях магнитного поля. В отличие от континентов геомагнитное поле в океанах имеет простую регулярную структуру, состоящую из вытянутых вдоль линии север - юг
«хребтов и впадин», образованных имеющимися в базальтовом морском дне участками с противоположными направлениями геомагнитного поля. Это позволяет животным следить за относительными смещениями вдоль линии восток-запад с помощью подсчета локальных максимумов или минимумов поля; информацию о положении вдоль направления север-юг дает регистрация магнитного наклонения. Животные, мигрирующие вдоль линии север-юг (например, финвалы в Атлантике), могут просто придерживаться магнитных «впадин». Так, Киршвинк и др. (в печати) обнаружили, что выбросы китовых на берег у восточного побережья США наблюдались преимущественно в тех местах, где такие «впадины» пересекают береговую линию.
Все сказанное выше позволяет сделать весьма правдоподобное предположение, что магнитная составляющая «чувства карты» может представлять собой любую функцию полной величины поля, а также его наклонения и склонения (мы перечислили параметры геомагнитного поля в порядке уменьшения вероятности их использования). Это предположение согласуется с наблюдениями Уолкотта и др. (Walcott et al., 1979) о том, что в организме почтовых голубей содержится 107-108 однодоменных магнетитных кристаллов, тогда как для определения направления поля достаточно 102-103. На магнетитные рецепторы, чувствительные к изменению наклонения или склонения, налагаются те же ограничения, вытекающие из теории Ланжевена, что и на рецепторы, использующиеся для определения направления поля. В следующем разделе мы рассмотрим соответствующий теоретический подход для случая орга-нелл, чувствительных к напряженности поля. Этот подход обобщает модель тепловых флуктуаций, предложенную в работах Kirschvink, Gould, 1981 и Kirschvink, 1982.
