Животные находят путь домой спустя годы: как работает их природный магнитный компас

У некоторых животных будто бы есть встроенный компас, который помогает им безошибочно находить дорогу домой даже спустя годы. Например, морские черепахи возвращаются именно на тот пляж, где когда-то появились на свет, чтобы отложить свои яйца. А перелетные птицы ежегодно преодолевают огромные расстояния туда и обратно. И все это без карт и навигаторов, ориентируясь по магнитному полю Земли. Как им это удается? Ответ на этот и другие вопросы – в нашем материале.

Как устроен магнитный «адрес»

Магнитное поле Земли неоднородно: его сила и наклон линий меняются от точки к точке. У экватора поле слабее, а линии почти параллельны земле, у полюсов – поле сильнее, линии уходят чуть ли не вертикально. Можно сказать, что у каждого участка планеты есть свой уникальный «магнитный профиль», что создается из комбинации этих двух показателей. Животные считывают данные параметры двумя способами, что позволяет им определять свое местоположение и понимать, куда двигаться дальше.

Морские черепахи

Семейство биологов Кеннета и Кэтрин Ломанн из Университета Северной Каролины проводили многочисленные опыты с черепахами. Они сажали черепашат в бассейн, окруженный катушкой, которая меняла магнитное поле вокруг них. Когда малышей помещали в поле, характерное для северной границы Саргассова моря, они плыли на юго-запад, обратно в безопасную зону. Когда поле соответствовало южной границе – плыли на северо-восток. Черепахи не просто чувствовали направление, а точно понимали, в каком «районе» океана оказались, и выбирали курс, чтобы не сбиться с маршрута.

Так чем же объясняется возвращение взрослых черепах на пляж, где они родились? Ученые полагают, что детеныш, выбираясь из гнезда, «запоминает» магнитный профиль малой родины и хранит его всю жизнь, а во взрослом возрасте возвращается к тому же магнитному «адресу». Получается, что дело не в окружающей обстановке, а во «внутренних координатах» места рождения.

Птицы

У птиц все устроено иначе и, пожалуй, еще удивительнее. Их магнитный компас – светозависимый и работает на квантовом уровне. В сетчатке глаза певчих птиц содержится белок криптохром. Когда свет попадает на него, происходит перенос электрона между молекулами, и в результате образуется радикальная пара. Два электрона оказываются в состоянии квантовой запутанности, и то, в каком соотношении они находятся, зависит от направления и наклона магнитного поля. Птицы, предположительно, видят магнитное поле Земли как некий узор, наложенный на обычную картинку.

Особенность птичьего компаса также в том, что он наклонный. Пернатые чувствуют не сторону света, а угол, под которым линии поля входят в землю. Для птицы «север» и «юг» – это одна ось, и она не различает концы.

Ночные мигранты (зарянки, садовые славки, тростниковые камышевки) летят в темноте, и обычно звездного света в безлунную ночь хватает, чтобы запустить радикальную пару. Однако туман и плотная низкая облачность перекрывают доступ к свету, из-за чего птицы сильно теряют в ориентации. Радарные наблюдения показывают, что в таких условиях интенсивность птичьей миграции падает примерно на 95% – пернатые предпочитают пережидать плохую погоду на земле.

Но компас в глазу подсказывает лишь направление полета, а не настоящее местоположение. Для этого у птиц есть второй механизм – через тройничный нерв, который иннервирует клюв. Он не зависит от света и работает как карта. Где именно находится рецептор, пока неизвестно. Долгое время считали, что это кластеры магнетита в коже надклювья, но в 2012 году выяснилось, что эти железосодержащие клетки — макрофаги, а не нейроны. Поведенческие эксперименты тем не менее подтверждают, что какой‑то магнитный сенсор, связанный с тройничным нервом, существует.

Полезно знать

Колючие лобстеры тоже используют магнитную карту. Эти раки способны определять по магнитному полю не только направление, но и свои координаты (широту и долготу). В экспериментах лобстеров увозили на расстояние до 37 км от места поимки, и они все равно ориентировались в сторону дома.

Радиоволны в диапазоне 75-85 МГц дезориентируют ночных перелетных птиц. Это поднимает вопрос о том, как антропогенный электромагнитный шум влияет на миграцию.

Магнитную навигацию нашли не только у птиц и черепах. Тихоокеанские лососи запечатляют магнитный профиль родной реки. Бабочки-данаи тоже используют криптохром для ориентации. А еще магнитное поле чувствуют пчелы, летучие мыши и даже некоторые бактерии.

Проверено редакцией

Магнитное поле — далеко не единственный ориентир, которым пользуются перелетные птицы. Доктор биологических наук, орнитолог Зоологического института РАН Никита Чернецов в научной работе «Магниторецепторные системы у птиц: обзор современных исследований», опубликованном в «Журнале общей биологии», отмечал, что у пернатых существуют как минимум три независимые системы ориентации: по Солнцу, звездному небу и геомагнитному полю Земли.

Поэтому птичью навигацию правильнее представлять не как один встроенный компас, а как целый набор подсказок, которые могут дополнять друг друга. Если один ориентир временно недоступен — например, звездное небо закрыто облаками, — птица не обязательно полностью теряет способность выбрать направление. Именно сочетание нескольких навигационных систем делает дальние миграции настолько надежными.