Юрий Симаков - Животные анализируют мир
Однажды вечером на даче я услышал тонкие и резкие писки. Что бы это могло быть? Я взял фонарик и направился к источнику непонятных звуков. В луче фонарика стоял мой кот, а перед ним, как мне сначала показалось, крошечная мышь. Через некоторое время удалось рассмотреть, что это была землеройка — самое мелкое насекомоядное млекопитающее нашей фауны. При любой попытке кота продвинуться вперед и схватить землеройку она издавала такие пронзительные писки, что удивленный кот отскакивал. Свисты, конечно, производились в ультразвуковом диапазоне, что еще больше пугало кота.
Известно, что землеройки — большие специалисты по воспроизведению ультразвуков. Но не только для отпугивания своих врагов используют землеройки ультразвуки, они ими пользуются и для эхолокации. Биологам пришлось много поработать, прежде чем они открыли эхолокационную систему у этих млекопитающих. Опыты пришлось проводить в полной темноте, а наблюдать за зверьками с помощью приборов ночного видения.
Ученые взяли две платформы, тщательно промыли их, чтобы исключить обонятельные ориентационные эффекты, и раздвинули платформы на разные расстояния. При удачном перепрыгивании землеройки получали их любимую пищу. Как обычно, животное подбегало к краю одной платформы, обследовало его, а затем точным прыжком перебиралось на другую платформу, с которой дорожка вела к пище. Если расстояние между платформами было семнадцать сантиметров, то землеройки без труда обнаруживали вторую платформу и перепрыгивали на нее. Стоило расстояние увеличить до двадцати пяти сантиметров, прыжки прекратились, зверек метался по краю первой платформы, ощущал, где находится вторая, но преодолеть огромнейшую для него «пропасть» не решался. Вот эти опыты и помогли ученым установить, что для своей локации землеройки используют ультразвук.
Эта часть книги познакомила читателя с обитателями воздушных просторов, пещер, наземными существами и обитателями морских глубин, которые имеют ультразвуковые эхо-локаторы, поражающие своим совершенством и показывающие пути создания новых лоцирующих приборов.
Глава пятая
АНАЛИЗАТОРЫ ФИЗИЧЕСКИХ ПОЛЕЙ
Компас в языке
Многие беспозвоночные животные наделены «магнитным компасом». Очень четко такой компас работает у плоских червей планарий. Направление на магнитные полюса Земли люди умели определять давно. Еще до изобретения компаса древние викинги пользовались куском магнитной руды во время путешествий по северным морям. Сейчас каждый человек знает, что Земля — это огромный вращающийся постоянный магнит. Однако не только из постоянного магнитного поля складывается магнитное поле Земли. В нем есть переменный компонент, составляющий всего два процента от постоянного магнитного поля. Но его биологическое действие значительно.
Люди не ощущают магнитного поля Земли и для определения нужного направления по магнитному полю используют компас. А есть ли у животных какие-либо «приборы», которые помогают им ориентироваться в магнитном поле и тем более в геомагнитном поле, которое довольно слабое — всего до 0,7 эрстеда? Напомню, что в лабораториях физики создают магнитные поля в несколько тысяч эрстед. Так вот, в организм живых существ «встроен» довольно чувствительный «магнитный компас». Некоторые экспериментаторы, желая проверить, ощущают ли животные магнитное поле, использовали в своих опытах магниты, поле которых во много раз сильнее, чем магнитное поле Земли. Реакция животных была неадекватной — либо они совсем не реагировали на искусственные магнитные поля, либо у части организмов реакция была бурная и не вписывалась ни в какие рамки. Сейчас стало ясно, что в этих исследованиях недооценивалось эволюционное развитие животных. Вся жизнь организмов на Земле развивалась в условиях воздействия геомагнитного поля, и, конечно, живые существа научились ориентироваться в нем. Поэтому сильные магнитные поля животные воспринимают как непривычный временный фактор. Сильные магнитные поля могут оказать биологическое действие на кроветворение, клеточное деление и физиологические параметры некоторых органов, но восприятие информации у животных связано только со слабыми магнитными полями, близкими к напряженности магнитного поля Земли.
Прямым доказательством действия геомагнитного поля на жизнь организмов можно считать реакцию живых объектов на экранирование их от действия магнитных силовых линий. Живые организмы помещают в камеры из сплавов пермаллоя (железо с никелем) или же мюметалла (никель, железо, медь и хром в определенных соотношениях), которые значительно уменьшают действие магнитного поля Земли. На многих организмах экранирование от магнитного поля никак не сказалось, однако на высших растениях при длительном экранировании удалось показать, что происходит задерживание закладки боковых корешков, а первичная кора становится толще и покрывается своеобразными наростами. Бактерии тоже реагировали на сильное понижение естественного магнитного фона. Золотистый стафилококк стал в пятнадцать раз медленнее размножаться, а размеры клеток азотбактера увеличились в восемь раз, и даже появились нитчатые формы, чего обычно не происходит. Очень важно было проверить, как реагируют на экранирование от магнитного поля высшие животные — млекопитающие. Эксперименты, проведенные на мышах, показали, что к четвертому поколению у них прекращается воспроизводство, во втором поколении наблюдаются частые выкидыши зародышей. Родившиеся мышата с раннего возраста малоактивны и длительное время лежат на спине. У взрослой популяции (примерно четырнадцать процентов) наблюдается прогрессирующее облысение. Сначала лысеет голова, а затем спина. К шести месяцам животные погибают. Гистологический анализ показывает, что экранирование сильнее всего влияет на почки мышей (в них развивается киста и многокамерность), страдает и печень.
Действие искусственных слабых магнитных полей, близких к естественным полям, также влияет на живые организмы. Например, бактерии в переменном магнитном поле с частотой 0,6 герца снижают скорость размножения. В то же время электромагнитное поле с частотой 0,1; 0,5 и 1 герц стимулирует размножение бактерий.
Наиболее высокочувствительными к слабым магнитным полям оказались рыбы, которые используют их в основном для ориентации, но об этом рассказ пойдет несколько позже. Организм млекопитающих тоже реагирует на короткое и длительное пребывание в искусственных магнитных полях. У кроликов, например, низкочастотное магнитное поле (восемь герц) влияло на активность ферментов в лейкоцитах крови. Особенно резкое уменьшение активности щелочной фосфотазы в клетках белой крови наблюдалось при создании магнитных полей, близких по своим параметрам к тем, которые наблюдаются при магнитных бурях. Действие переменных и постоянных магнитных полей не ограничивается только изменениями в периферической крови у млекопитающих. Эксперименты показали, что эти поля действуют на электрическую активность мозга. Под действием слабых магнитных полей с частотой 0,01-5 герц у человека увеличивается частота пульса, появляются слабость, головная боль, чувство тревоги — признаки нарушения электрической активности мозга.
При действии сильных магнитных полей (в экспериментальных условиях) реакции могут быть более отчетливые, чем при влиянии слабых полей. При этом страдают ткани тех органов, где постоянно происходят клеточные деления: костный мозг, селезенка, печень, половые железы. Нарушается биологический ритм клеточных делений, у некоторых животных меняется поведение.
Насекомые, например, тараканы, очень устойчивы к действию сильных магнитных полей. В то же время у «домового усача» под влиянием такого поля активность заметно подавляется. Мухи, попавшие в магнитное поле, сначала очень активны, а затем их поведение резко меняется, и они выглядят сонливыми и вялыми.
А теперь посмотрим, какие «магнитные приборы» позволяют животным ориентироваться в пространстве, передавать друг другу информацию и даже изменять ориентацию планарий. Американский зоолог Ф. Браун провел такой опыт: поместил планарий в воронкообразный проход, на выходе которого менялось направление магнитных силовых линий. Если выход располагался параллельно силовым линиям, то есть смотрел на север или юг, планарии поворачивали направо. Если выход располагали по направлению восток — запад, то они поворачивали налево. И так было всегда, пока у выходов не ставили слабый магнит, в результате чего ориентация планарии нарушалась.
Способностью ориентироваться по магнитным полям обладают и те существа, «компас» у которых находится в языке. Речь идет об улитках. Правда, это не совсем тот язык, что у позвоночных животных. Он похож на терку, которую улитка высовывает изо рта и соскабливает ею водорослевые налеты на камнях и сваях. Но в этой терке, или радуле, как ее еще называют, содержится большой процент железа — почему она и может выполнять функции компаса. Трудно объяснить, как микроскопические усилия, создаваемые в радуле улиток, передаются и мозг и анализируются, помогая ориентироваться по сторонам света, однако она так же, как и планарии, реагирует на небольшие кусочки магнита и меняет ориентацию при выходе из прохода.
