Андрей Журавлев - Летающие жирафы, мамонты-блондины, карликовые коровы... От палеонтологических реконструкций к предсказаниям будущего Земли

В магнитном поле Земли с биогенным компасом не заблудишься, если, конечно, исключить магнитные аномалии (подобные искажения создают, например, огромные залежи металлических руд под Курском). Хотя сам механизм восприятия магнитного поля различными организмами, кроме бактерий и радужной форели, остается расшифрованным не до конца, понятно, что именно скопления доменов магнетита служат органом, воспринимающим магнитные сигналы, и что пчелы, голуби, черепахи и киты пользуются такой информацией для ориентации в пространстве.

Способность медоносных пчел возвращаться в улей всерьез заинтересовала ученых более двух столетий назад. Еще в первой половине XX века многие маститые биологи совершенно не верили в танцевальный пчелиный язык, хотя Карл фон Фриш достаточно подробно изложил суть этого явления. Он выяснил, что эти насекомые запоминают расположение предметов вблизи своего дома и с помощью знаменитого танца передают соплеменницам сведения о положении по отношению к улью и солнцу самых привлекательных для сбора нектара участков. Пчела-сборщица отмечает расстояние и направление каждого отрезка своего маршрута, внося поправки на ветер (при встречном ветре маршрут как бы удлиняется) и суточное «движение» солнца. Вернувшись после удачного взятка, она исполняет пантомиму полета к источнику пищи. Соплеменницы внимательно наблюдают и повторяют рисунок танца. Танцовщица виляет брюшком из стороны в сторону, двигаясь по прямой, совпадающей с направлением ее пути. Показывает основные ориентиры пчела обычно на вертикальной плоскости (стенка сотов). Ориентиром служит вектор силы тяжести: «верх» указывает на положение солнца. Так, виляющая дорожка под углом 90° вправо от вертикали означает, что корм находится под углом 90° вправо от прямой, направленной от улья к солнцу. Продолжительность виляния соразмерна расстоянию до источника взятка. Казалось, эти насекомые обладают органом восприятия гравитации.

Однако замысловатые круги и восьмерки выписывали и молодые особи, никогда не покидавшие родной улей, а в ритуальном танце сборщиц постоянно наблюдались странные ошибки в указании верного направления, которые совершали все без исключения пчелы. Подобные ошибки направления исчезают, если танцевальные проходы ориентированы вдоль силовых линий магнитного поля. Чтобы избежать лишних проблем, эти перепончатокрылые и соты возводят, располагая ячейки с учетом характеристик магнитного поля. Так на них потом легче будет выплясывать. Кстати, пчел на самом деле можно разделить на «правильных» и «неправильных»: одни предпочитают ориентироваться по северному магнитному полюсу, другие — по южному.

Организовать голубиную почту или соревнования среди голубятников на скорость возвращения их питомцев в голубятню тоже было бы невозможно, если бы не удивительные способности этих птиц, и, кстати, многих других, к ориентации на местности. Голуби могут летать по солнцу; с использованием поляризованного света, когда небо затягивают тучи; по звездам в ночное время; по низкочастотным звукам, вроде шума прибоя. Они запоминают наиболее заметные вехи на своем пути, если их увозят от места жилья и кормления по шоссе, и возвращаются, будто следуя дорожному атласу. Компасное чувство голубей поистине удивительно, ведь за неимением других указателей они способны взять верное направление, ощущая особенности магнитного поля. Голуби, даже самые молодые из них, никогда ранее не вылетавшие из голубятни, лишенные на время возможности видеть с помощью особых линз и перемещенные под глубоким наркозом, довольно споро находят кратчайший путь домой, хотя в последний момент и не могут в голубятню залететь — для этого нужны видимые ориентиры. Наоборот, при экранировании магнитного поля (индукционной катушкой или постоянным магнитом) в пасмурную погоду их способности к возвращению заметно ухудшаются, а птицы, увезенные в контейнерах, где создается переменное магнитное поле, просто разлетаются в разные стороны. То же происходит с пернатыми, выращенными в искусственном магнитном поле. В естественных условиях на ориентацию голубей отрицательно влияют сильные магнитные бури, грозовой фронт с частыми разрядами молний, магнитные аномалии.

Когда на пути птиц встречаются такие помехи, биокомпас выключается, и они переходят на ориентацию по звездам (ночью) или солнцу. Биолог Свене Энгельс из Ольденбургского университета и ее коллеги, изучавшие компасное чувство зарянки, установили, что магнитному восприятию препятствуют также радиоволны частотой от 20 килогерц до 5 мегагерц. В таком диапазоне работают амплитудные радиостанции, которые становятся все более популярными благодаря высокому качеству вещания. Пролетая на расстоянии до 5 километров от станции, птицы могут сбиться с пути, пока не переключатся с магнитного ориентира на другие. Способность выключать компасное чувство при появление подобных помех возникла у птиц и, видимо, других организмов не случайно: на тех же частотах ощущается влияние выбросов коронального вещества на Солнце, буквально заставляющих «вибрировать» магнитосферу Земли. Кроме того, организмы время от времени переживали эпохи смены магнитных полюсов, что также влияло на особенности магнитного поля планеты. Так что это одно из давних приспособлений организмов к природным каверзам.

Если пчелы и голуби оказались довольно удобными по своим размерам и количеству объектами для исследований магнитной чувствительности, с китами пришлось гораздо сложнее. Однако Джо придумал остроумный способ проверки чувствительности морских гигантов к магнитным явлениям. Статистический анализ странностей в поведении усатых китов, известных как массовые выбросы целых групп на берег, выявил, что подобные печальные события случаются в областях с минимальным значением магнитного поля. Как раз такие характеристики магнитного поля должны использовать эти млекопитающие, чтобы за тысячи километров переместиться со своих летних пастбищ на зимние, из одного полушария в другое и попасть точно в квадрат размером всего в несколько десятков квадратных километров. Никакие другие параметры земной среды, кроме относительно непрерывных зон со слабым магнитным полем, не могут вывести их прямо на место. Но при малейших ошибках эти же ориентиры губят левиафанов.

В 1992 году я сам оказался в гостях у Киршвинка, точнее, у родителей его жены, проживающих в Осаке, недалеко от Киото, где проходила очередная сессия Международного геологического конгресса. В тонком деревянном домике, с символической сосной во дворе полуметровой ширины, миниатюрным прудиком, где плавали золотые караси, бамбуковыми ширмами и циновками, чтобы спать на полу, мы обсуждали новейшее открытие. Тогда супругам Киршвинк удалось извлечь из человеческого мозга таблитчатые шестигранники биогенного магнетита и маггемита — в огромных количествах: 5 миллионов однодоменных кристаллов из одного грамма мозга в среднем и более 100 миллионов таких частиц из одного грамма мозговой оболочки. Правда, размер большинства магнитиков не превышает 0,07 микрона, реже достигает 0,2 микрона, но и кристаллики в 0,01 микрона — не редкость. Если бы они не образовывали скопления, их бы не удалось распознать ни на какой аппаратуре.