Геомагнитное поле

Геомагнитное поле отличается очень низкой напряженностью по срав­нению с магнитными полями, обычно применяемыми в технике. Его ва­риации невелики и составляют, как правило, доли процента от напряжен­ности поля.

Очевидно, что если насекомое как-то воспринимает геомагнитное поле, оно прежде всего может использовать его в своей пространственной ориентации. Еще со времен Фабра энтомологи, наблюдая иногда удивитель­но точную ориентацию насекомых в пространстве, предположили, что пос­ледние пользуются магнитным компасом. Однако ни одна попытка изме­нить курс движения насекомого искусственным магнитным полем не была успешной.

Широко известны работы, согласно которым насекомые (мухи, жуки, прямокрылые, термиты), останавливаясь, располагают ось своего тела преимущественно параллельно или перпендикулярно силовым линиям гео­магнитного поля. Еще ранее сообщалось, что царицы термитов ориентиру­ют ось своего тела по линии север-юг. Ориентация тела параллельно или перпендикулярно силовым линиям подтверждалась как визуальными на­блюдениями, так и фотографированием насекомых на плоскости с после­дующим измерением направлений осей тела. Однако в дальнейшем выяс­нилось, что в результате измерений при таких наблюдениях имеет место своеобразная психологическая ошибка. Наблюдатель непроизвольно сме­щает величины измеряемых углов к основным осям координат, вследствие чего и формируется ложная крестообразная картина предпочитаемых на­правлений (В.Б.Чернышев, 1970).

По ряду причин некоторое сомнение вызывает интерпретация наблю­дений, показывающих скопление насекомых у полюсов искусственного маг­нита. В одном из таких случаев удалось убедительно доказать, что скопле­ние у полюсов магнита возникло из-за большего нагрева последнего при освещении лампой, по сравнению с окружающими поверхностями. Очевид­но, что в таких опытах требуется строжайший контроль за температурой поверхностей и освещенностью.

Но для некоторых явлений магнитная ориентация остается единствен­но допустимым объяснением. Как уже отмечалось, жужелицы при пересе­чении неблагоприятных для них участков явно предпочитают определен­ные направления, связанные с положением Солнца, которые закономерно изменяются соответственно движению Солнца по небосводу. Однако изме­нения курса наблюдаются не только в дневное, но и в ночное время, когда ориентация по Солнцу невозможна. Более того, подобные же суточные из­менения ориентации сохраняются в закрытом помещении при диффузном освещении сверху и в пещере. Скорее всего, эти явления можно объяснить постоянно меняющейся ориентацией по магнитному полю Земли (H.G.Mletzko, I.Mlletzko, 1974).

Аналогичное явление наблюдалось и у майских жуков. Подобно жу­желицам, они предпочитали определенные направления по отношению к силовым линиям магнитного поля, но эта ориентация менялась в течение суток еще более сложным образом. Интересно, что очень небольшое изменение, всего на 1, 4° направленности искусственного слабого магнит­ного поля по отношению к странам света, приводило к резким изменения ориентации жуков.

Отмечалось, что майские жуки каким-то образом " запоминают" на­правление, в котором они летят от мест выплода в долинах к горным ле­сам, где питаются имаго. В дальнейшем самки возвращаются по тому же маршруту в долины для откладки яиц. В лабораторных опытах только что вышедших из куколок жуков жестко закрепляли в определенном направ­лении по странам света. Спустя некоторое время жуки явно стремились сохранить то же направление в движении или прямо ему противополож­ное.

Не исключено, что с помощью геомагнитного поля, не имея каких-либо видимых ориентиров, находят точное направление в лабиринте вы­дрессированные соответствующим образом общественные осы. Возможно, по этой же причине сохраняют направление подземного хода термиты после предварительной зрительной ориентации по наземному ориентиру.

Жуки — мучные хрущаки Tenebrio molitor L., находящиеся в тече­ние длительного времени в контейнере, освещенном сбоку, запоминают на­правление, в котором они видели свет, и сохраняют его в камере с одно­родным рассеянным освещением. Если направление световых лучей регу­лярно меняется в течение суток, жуки способны запоминать эти изменения и затем " проигрывать " их без каких-либо световых ориентиров. С помо­щью искусственного магнитного поля удавалось закономерным образом изменять эту ориентацию жуков (M.S.Arendse, J.C.MVrins, 1975). Вполне возможно, что таким же образом сохраняли свою ориентацию по отноше­нию к направлению на Солнце жужелицы, находившиеся в помещении, куда не проникал солнечный свет.

Итак, в обычных условиях насекомые используют зрительные, хими­ческие и другие ориентиры, но не магнитное поле. Магнитную же ориен­тацию удается наблюдать только в специально созданных однородных ус­ловиях. Правда, в некоторых случаях магнитное поле может несколько ис­кажать ориентацию по отношению к другим факторам. Так, в ряде работ показано воздействие магнитного поля на ориентацию насекомых по отно­шению к силе тяжести. Дрозофилы поднимаются по наклонной плоскости по курсу, наиболее близкому к вертикали. Однако наблюдаются небольшие отклонения от этого курса, зависящие от ориентации этой плоскости по стра­нам света. Отклонение становится максимальным, если мухи при своем движении пересекают силовые линии геомагнитного поля. Искусственное магнитное поле еще более увеличивает это отклонение.

Как известно, пчела-разведчица, танцующая на вертикальной поверх­ности сот, ориентирует фигуру своего танца по отношению к силе тяжести. Направление этой фигуры вверх сообщает о необходимости полета пчел за взятком в сторону Солнца, вниз — в противоположную сторону, танец под углом к силе тяжести интерпретируется пчелами-фуражирами как курс под этим углом по отношению к направлению от Солнца. Танец пчелы - раз­ведчицы не всегда точен, причем точность этого танца минимальна в том случае, если танцующие пчелы пересекают силовые линии магнитного поля. Значение этой ошибки закономерно меняется на протяжении суток, при­чем, если пчелы танцуют на двух сторонах вертикальной площадки, суточ­ные кривые этих ошибок зеркальны по отношению друг к другу. Напомним, что направленность силовых линии геомагнитного поля закономерно ме­няется в течение суток.

Компенсация геомагнитного поля кольцами Гельмгольца значитель­но снижает ошибку ориентации пчел по отношению к силе тяжести. Если же производить регулярную подстройку колец к изменяющемуся направлению силовых линий геомагнитного поля, то ориентация пчел становится практически безошибочной. Наоборот, при создании искусственного маг­нитного поля ошибки пчел существенно увеличиваются (M.Lindauer, H-Martin, 1968). На горизонтальной поверхности, где невозможно исполь­зовать силу тяжести в качестве ориентира, пчелы сначала отказываются тан­цевать, но через некоторое время танцы возобновляются, причем они ори­ентированы определенным образом по отношению к магнитному полю Земли. Компенсация геомагнитного поля кольцами Гельмгольца приводит в этом случае к полной потере ориентации.

В цилиндрических ульях пчелиные соты оказываются ориентирова-ными по отношению к геомагнитному полю. Эта ориентация становится более отчетливой при искусственном усилении поля и исчезает при его ком­пенсации.

Направленное восприятие геомагнитного поля, по-видимому, связа­но с тем, что в тканях тела ряда насекомых содержатся микрокристаллы магнетита. Эти кристаллы ориентированы в теле, и они сохраняют оста­точный магнетизм, который, в принципе, позволяет воспринять напряжен­ность и направленность геомагнитного поля (J.L.Gould and oth., 1978).

Восприятие магнитного поля может наблюдаться не только в связи с ориентацией. Так, было показано, что пчелы после дрессировки способны находить чашечку с сиропом, если под ней расположен слабый источник магнитного поля.