Ученые нашли признаки системы защиты навигации у птиц от магнитных помех
Ученые обнаружили у птиц ранее не описанную сенсорную систему, которая реагирует на быстро меняющиеся магнитные возмущения и может отключать навигационные механизмы, способные в таких условиях направить птицу по ложному маршруту.
Источник: Кирилл Кавокин. Молодая мухоловка-пеструшка, пойманная на Куршской косе во время своей первой осенней миграции.
МОСКВА, 25 августа /Новости науки/. Ученые обнаружили у птиц признаки дополнительной системы, чувствительной к магнитным помехам. Об этом сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.
Обнаруженный механизм может защищать перелетных птиц от навигационных ошибок во время гроз и магнитных бурь. Он не определяет направление или координаты, а реагирует на возмущения магнитного поля и отключает навигационные системы, использование которых в таких условиях может привести к ошибке.
«Если бы такие колебания поля птицы воспринимали с помощью белка-криптохрома, то прерывистый сигнал с меньшей мощностью воздействовал бы на него слабее. Но раз мы увидели усиление эффекта, это значит, что есть дополнительные рецепторы (чувствительные структуры), которые реагируют не столько на силу сигнала, сколько на его пульсацию — то есть на то, как именно меняется магнитное поле во времени», — рассказал участник проекта, доктор физико-математических наук Кирилл Кавокин.
Исследователи из Зоологического института РАН и Санкт-Петербургского государственного университета провели эксперименты с мухоловками-пеструшками во время их весенней и осенней миграции на Куршской косе в Калининградской области. Птиц по одной помещали в конусы Эмлена — воронкообразные устройства, по оставленным на внутренней поверхности следам которых можно определить направление планируемого полета.
Чтобы исключить зрительную ориентацию, верхнюю часть конуса закрывали матовым стеклом. При этом освещения оставалось достаточно для работы магнитного компаса птиц, который, согласно распространенной гипотезе, связан с белком криптохромом в глазах.
В естественном спокойном геомагнитном поле мухоловки выбирали характерное для сезона направление миграции: осенью — на юго-запад, весной — на север. Затем ученые создавали внутри конусов переменные магнитные поля.
При слабом непрерывном высокочастотном сигнале птицы продолжали правильно определять направление. Однако при немного большей мощности такого сигнала они теряли ориентацию.
Затем исследователи использовали прерывистое магнитное поле с той же частотой, больше напоминающее природные возмущения. Его средняя мощность была вдвое меньше, чем у слабого непрерывного сигнала, который не мешал птицам ориентироваться. Несмотря на это, более слабое пульсирующее поле полностью сбивало мухоловок с курса.
Этот результат, по мнению исследователей, указывает на наличие дополнительных рецепторов, реагирующих не столько на силу магнитного сигнала, сколько на характер его изменений во времени. Если бы помехи действовали только через криптохром, более слабый прерывистый сигнал должен был бы оказывать меньшее воздействие.
Биофизический принцип обнаруженного магнитного чувства, предположительно, отличается от механизма магнитного компаса птиц. Ученые допускают, что он основан на законе электромагнитной индукции Фарадея, а сам детектор магнитных помех может находиться в вестибулярном аппарате внутреннего уха.
Перелетные птицы дважды в год преодолевают большие расстояния между местами размножения и зимовки. Для определения направления они используют несколько систем ориентации, в том числе солнечную, звездную и магнитную. Большинство исследователей связывает работу магнитного компаса с молекулами криптохрома в глазах птиц, которые при слабом освещении в сине-зеленой области спектра способны воспринимать информацию о магнитном поле Земли.
Ранее эксперименты показали, что высокочастотные магнитные возмущения, возникающие, в частности, во время гроз и вспышек на Солнце, способны нарушать ориентацию птиц. Существовали две основные гипотезы: такие сигналы либо непосредственно нарушают работу криптохрома, либо воспринимаются отдельной сенсорной системой. Полученные авторами результаты свидетельствуют в пользу существования дополнительного механизма восприятия магнитных помех.
В дальнейшем ученые планируют выяснить, на какие природные возмущения настроена эта система. Исследователи уже создали магнитные антенны, способные имитировать импульсы от разрядов молний во время близкой грозы. С их помощью авторы намерены проверить, влияют ли такие сигналы на ориентацию мухоловок-пеструшек и других птиц, совершающих дальние перелеты к местам зимовки в Африке.
Обнаруженный механизм может защищать перелетных птиц от навигационных ошибок во время гроз и магнитных бурь. Он не определяет направление или координаты, а реагирует на возмущения магнитного поля и отключает навигационные системы, использование которых в таких условиях может привести к ошибке.
«Если бы такие колебания поля птицы воспринимали с помощью белка-криптохрома, то прерывистый сигнал с меньшей мощностью воздействовал бы на него слабее. Но раз мы увидели усиление эффекта, это значит, что есть дополнительные рецепторы (чувствительные структуры), которые реагируют не столько на силу сигнала, сколько на его пульсацию — то есть на то, как именно меняется магнитное поле во времени», — рассказал участник проекта, доктор физико-математических наук Кирилл Кавокин.
Исследователи из Зоологического института РАН и Санкт-Петербургского государственного университета провели эксперименты с мухоловками-пеструшками во время их весенней и осенней миграции на Куршской косе в Калининградской области. Птиц по одной помещали в конусы Эмлена — воронкообразные устройства, по оставленным на внутренней поверхности следам которых можно определить направление планируемого полета.
Чтобы исключить зрительную ориентацию, верхнюю часть конуса закрывали матовым стеклом. При этом освещения оставалось достаточно для работы магнитного компаса птиц, который, согласно распространенной гипотезе, связан с белком криптохромом в глазах.
В естественном спокойном геомагнитном поле мухоловки выбирали характерное для сезона направление миграции: осенью — на юго-запад, весной — на север. Затем ученые создавали внутри конусов переменные магнитные поля.
При слабом непрерывном высокочастотном сигнале птицы продолжали правильно определять направление. Однако при немного большей мощности такого сигнала они теряли ориентацию.
Затем исследователи использовали прерывистое магнитное поле с той же частотой, больше напоминающее природные возмущения. Его средняя мощность была вдвое меньше, чем у слабого непрерывного сигнала, который не мешал птицам ориентироваться. Несмотря на это, более слабое пульсирующее поле полностью сбивало мухоловок с курса.
Этот результат, по мнению исследователей, указывает на наличие дополнительных рецепторов, реагирующих не столько на силу магнитного сигнала, сколько на характер его изменений во времени. Если бы помехи действовали только через криптохром, более слабый прерывистый сигнал должен был бы оказывать меньшее воздействие.
Биофизический принцип обнаруженного магнитного чувства, предположительно, отличается от механизма магнитного компаса птиц. Ученые допускают, что он основан на законе электромагнитной индукции Фарадея, а сам детектор магнитных помех может находиться в вестибулярном аппарате внутреннего уха.
Перелетные птицы дважды в год преодолевают большие расстояния между местами размножения и зимовки. Для определения направления они используют несколько систем ориентации, в том числе солнечную, звездную и магнитную. Большинство исследователей связывает работу магнитного компаса с молекулами криптохрома в глазах птиц, которые при слабом освещении в сине-зеленой области спектра способны воспринимать информацию о магнитном поле Земли.
Ранее эксперименты показали, что высокочастотные магнитные возмущения, возникающие, в частности, во время гроз и вспышек на Солнце, способны нарушать ориентацию птиц. Существовали две основные гипотезы: такие сигналы либо непосредственно нарушают работу криптохрома, либо воспринимаются отдельной сенсорной системой. Полученные авторами результаты свидетельствуют в пользу существования дополнительного механизма восприятия магнитных помех.
В дальнейшем ученые планируют выяснить, на какие природные возмущения настроена эта система. Исследователи уже создали магнитные антенны, способные имитировать импульсы от разрядов молний во время близкой грозы. С их помощью авторы намерены проверить, влияют ли такие сигналы на ориентацию мухоловок-пеструшек и других птиц, совершающих дальние перелеты к местам зимовки в Африке.
