У птиц нашли систему защиты от магнитных помех

Ученые описали у птиц ранее неизвестную сенсорную систему, которая реагирует на слабые, но быстро меняющиеся возмущения магнитного поля. Такие помехи могут появляться во время гроз или магнитных бурь, а новый механизм, как показало исследование, временно отключает навигационные инструменты птиц, включая магнитный компас, сообщает Российский научный фонд.

Перелетные птицы дважды в год преодолевают большие расстояния между местами гнездования и зимовки. Для ориентации они используют несколько систем, среди которых солнечная, звездная и магнитная. По современным представлениям, работу магнитного компаса обеспечивает белок криптохром, находящийся в глазу птицы. При слабом освещении в сине-зеленой части спектра он способен воспринимать сведения о магнитном поле Земли.

Ранее эксперименты показывали, что высокочастотные магнитные помехи, возникающие, например, при грозах и солнечных вспышках, могут нарушать ориентацию птиц. Ученые рассматривали два возможных объяснения: либо такие возмущения напрямую воздействуют на криптохром, либо у птиц есть отдельный механизм, который улавливает подобные изменения магнитного поля.

Орнитологи и физики из Зоологического института Российской академии наук и Санкт-Петербургского государственного университета получили данные в пользу второй версии. Исследование проводили на мухоловках-пеструшках во время их осенней и весенней миграции на Куршской косе в Калининградской области.

Для опытов использовали конус Эмлена — устройство в форме усеченной воронки. Его нижний диаметр составлял 10 сантиметров, верхний — 35 сантиметров. На внутреннюю поверхность наклеивали пленку, на которой оставались царапины. Птиц помещали внутрь по одной и закрывали верх матовым стеклом, чтобы они не могли ориентироваться по зрительным ориентирам. При этом света было достаточно для работы магнитного компаса, связанного с криптохромом.

Когда птица пыталась выбраться из конуса, она оставляла следы на пленке. По ним исследователи определяли направление предполагаемого полета. В спокойном естественном геомагнитном поле мухоловки-пеструшки выбирали сезонный маршрут: осенью — на юго-запад, весной — на север.

Затем внутри конусов создавали переменные магнитные поля. Сначала ученые включали высокочастотный сигнал с постоянной частотой и неизменным размахом колебаний. При меньшей мощности птицы продолжали правильно выбирать направление миграции, а при немного более сильном сигнале теряли ориентацию.

После этого исследователи использовали прерывистые сигналы той же частоты, больше похожие на природные магнитные помехи. Их средняя мощность была вдвое ниже, чем у слабого непрерывного сигнала, который не мешал птицам. Однако именно такое более слабое, но пульсирующее поле полностью сбивало мухоловок-пеструшек с курса.

По словам участника проекта Кирилла Кавокина, если бы птицы воспринимали такие колебания через криптохром, прерывистый сигнал меньшей мощности должен был бы влиять слабее. Усиление эффекта указывает на существование дополнительных чувствительных структур, которые реагируют не столько на силу поля, сколько на его изменение во времени.

Обнаруженную систему нельзя считать навигационной в прямом смысле: она не определяет направление и координаты. Ее роль заключается в другом — отключать рабочие навигационные механизмы в условиях, когда они могут дать опасную ошибку и увести птицу с правильного маршрута.

Авторы считают, что биофизический принцип этого магнитного чувства отличается от механизма магнитного компаса. Предположительно, он связан с законом электромагнитной индукции Фарадея и напоминает работу ранних детекторных приемников. Возможное место расположения такого детектора магнитных помех — вестибулярный аппарат внутреннего уха птицы.

В дальнейшем исследователи намерены определить, на какие природные сигналы настроена эта система. Для этого уже создана установка магнитных антенн, способная имитировать импульсы от молний во время близкой грозы. Новые опыты должны показать, влияют ли такие импульсы на поведение мухоловок-пеструшек и других перелетных птиц, которые по пути к зимовкам в Африке пересекают пояс тропических гроз.