Перелетная птица, попавшая во время миграции в область сильных магнитных помех, рискует получить от своего внутреннего компаса неправильную информацию. Однако российские ученые обнаружили механизм, который может защищать ее от такой ошибки: отдельная сенсорная система замечает опасные колебания магнитного поля и фактически запрещает пользоваться ненадежной навигацией.
Признаки существования этого своеобразного «аварийного выключателя» обнаружили специалисты Зоологического института РАН и Санкт-Петербургского государственного университета. Исследование опубликовано в Journal of The Royal Society Interface.
Одного компаса птицам недостаточно
Во время сезонных перелетов птицы ориентируются сразу по нескольким источникам информации. Они способны учитывать положение Солнца и звезд, особенности ландшафта и магнитное поле Земли.
Одно из основных объяснений работы птичьего магнитного компаса связано с криптохромом – светочувствительным белком в глазу. При определенном освещении он, согласно ведущей гипотезе, позволяет получать информацию о направлении магнитного поля.
Но окружающее магнитное поле далеко не всегда спокойно.
Грозы, молнии и процессы, связанные с солнечной активностью, способны создавать электромагнитные возмущения. И эксперименты давно показывали странный эффект: при определенных высокочастотных помехах птицы переставали правильно выбирать направление.
До сих пор ученые спорили, является ли это просто «поломкой» магнитного компаса или птица обладает дополнительным датчиком помех.
Мухоловок посадили в специальные конусы
Проверить вторую гипотезу решили на мухоловках-пеструшках во время их весенней и осенней миграции на Куршской косе.
Птиц помещали в так называемые конусы Эмлена. Это экспериментальные камеры, позволяющие определить, куда птица стремится лететь, по оставленным ею следам.
Внешние визуальные ориентиры закрыли матовым стеклом, сохранив при этом освещение, необходимое для функционирования магнитного компаса.
Без искусственных помех птицы вели себя ожидаемо: осенью выбирали юго-западное направление, а весной – северное.
Затем исследователи начали менять магнитную обстановку.
Слабый сигнал оказался сильнее мощного
Именно здесь ученые получили наиболее интересный результат.
Сначала на птиц воздействовали непрерывным высокочастотным магнитным сигналом. Пока его интенсивность оставалась небольшой, мухоловки продолжали ориентироваться. После некоторого увеличения мощности способность выбирать правильное направление исчезала.
Можно было предположить, что сильный сигнал просто мешает работе криптохрома.
Но затем ученые изменили характер воздействия.
Вместо непрерывного поля использовали прерывистые магнитные импульсы той же частоты, причем их средняя мощность была ниже.
И птицы снова потеряли ориентацию.
Получался парадокс: менее мощная помеха действовала эффективнее.
Возможно, птица реагирует не на силу поля
Именно этот результат стал аргументом в пользу существования дополнительного сенсора.
Если бы дело заключалось только в непосредственном воздействии электромагнитного сигнала на криптохром, более слабая помеха, по логике исследователей, должна была бы оказывать меньшее влияние.
Но этого не произошло.
Предполагаемый механизм, вероятно, реагирует не просто на интенсивность магнитного поля, а на характер и скорость его изменений.
При обнаружении подозрительного сигнала система может блокировать использование магнитной навигации.
Зачем эволюции понадобился такой выключатель
Представим птицу во время дальней миграции. Обычно магнитное поле предоставляет ей полезный ориентир. Но начинается гроза, рядом происходят электрические разряды, и магнитная обстановка становится нестабильной.
Продолжать доверять компасу в такой момент потенциально хуже, чем временно вообще отказаться от его показаний.
Поэтому новая система, вероятно, работает примерно по принципу:
«Магнитная обстановка ненадежна – этим источником навигации сейчас не пользоваться».
При этом она сама не сообщает птице, где север или юг. Поэтому исследователи не считают ее еще одним магнитным компасом.
Магнитный датчик может находиться в ухе
Ученые пока не установили, какой именно биологический механизм отвечает за обнаруженный эффект.
Одна из гипотез связана с электромагнитной индукцией, а потенциальным местом расположения сенсора называют вестибулярный аппарат внутреннего уха.
Следующим этапом станет проверка реакции птиц на сигналы, максимально похожие на природные. Для этого исследователи уже создали систему магнитных антенн, способную имитировать импульсы, возникающие при близких разрядах молний.
Если гипотеза подтвердится, окажется, что птичья навигация устроена сложнее, чем считалось: природа снабдила животных не только внутренним компасом, но и системой, способной определить момент, когда показаниям этого компаса лучше вообще не верить.
