ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК, 2013, том 448, № 6, с. 729-731
= ФИЗИОЛОГИЯ
УДК 557.3+595.384.8
РЕАКЦИЯ КРАБА PARALITHODES CAMTSCHATICUS (TILESIUS, 1815)
НА ГЕОМАГНИТНУЮ БУРЮ
© 2013 г. В. М. Муравейко, И. А. Степанюк, В. С. Зензеров
Представлено академиком Г.Г. Матишовым 28.02.2012 г. Поступило 29.10.2012 г.
Б01: 10.7868/80869565213060273
Существует ряд факторов внешней среды, для восприятия которых природа не предусмотрела специальных рецепторов. Наиболее важным из этих факторов является геомагнитное поле. Обладая "магниторецепторами" животные могли бы их использовать для целей компасной ориентации в магнитном поле Земли. Поэтому долгое время многие исследователи самыми разными методами среди разных групп животных и у человека пытались обнаружить способность воспринимать геомагнитное поле [5, 8]. Однако эти работы отличает отсутствие оправданных предположений в отношении механизмов действия магнитного поля на животных. С открытием электрорецепции у некоторых видов рыб возможность восприятия магнитного поля Земли электрочувствительными животными была доказана строгими методами сенсорной физиологии [4]. Однако электрорецепторы выявлены у небольшой группы рыб. Обнаружение биогенного магнетита у многих животных позволило по-новому рассмотреть проблему магниторе-цепции [3]. Поэтому притягательной для биологов является гипотеза о возможности использования животными биогенного магнетита для целей геомагнитной ориентации [1, 2]. Установление способности определенных сенсорных структур к рецепции магнитного поля является важным и для сенсорной физиологии, поскольку открывает новый вид рецепторов (магниторецепторы), с помощью которых возможно объяснить ориентаци-онное и миграционное поведение. Однако до настоящего времени такие сенсорные образования у животных не обнаружены.
Беспозвоночные животные, включая крабов, не имеют электрорецепторов, хотя в процессе эволюции и жизнедеятельности они подвергаются воздействию вариаций магнитного поля Земли. Поэтому целью нашей работы было оценить возможность восприятия геомагнитного поля и
Мурманский морской биологический институт Кольского научного центра Российской Академии наук
его вариаций беспозвоночными животными на примере крабов.
С помощью специальной экспериментальной установки исследовали двигательную активность крабов при действии на животное геомагнитного поля. Установка содержала кинематический блок, преобразователь в модулированное напряжение постоянного тока, аналого-цифровой преобразователь и регистратор на основе персонального компьютера. Дискретность измерений варьировалась в широких пределах, что позволяло изучать особенности ритмики животных в различных частотных диапазонах. Для оценки магнитных возмущений использовали амплитуду возмущений в единицах магнитной индукции (нТл).
Зарегистрирована непосредственная реакция краба на геомагнитную бурю интенсивностью порядка 150 нТл, которая наблюдалась в ночь с 4 на 5 ноября 2011 г. (рис. 1). Такие опыты проводили на 19 особях краба в возрасте 4—5 лет при естественной освещенности, однако в каждом конкретном опыте использовали только одно животное. Это условие определялось конструкцией установки.
Анализ полученных данных показал, что чувствительность животных к горизонтальной компоненте магнитного поля Земли (ось У, поле направлено с запада на восток) составляет 4.1 + 0.23 нТл.
Анализ влияния естественных возмущений магнитного поля Земли на краба выполняли путем сравнения значений двигательной активности с ежеминутными значениями геомагнитной возмущенности. Данные по геомагнитному полю были получены в финской обсерватории Содан-кюля, расположенной максимально близко от Мурманска. При этом универсальное время (иТ) обсерватории переводили в московское декретное время для согласования рядов данных. Из приведенного примера видно, что кривые двигательной активности и геомагнитных возмущений носят согласованный характер: повышение индукции поля увеличивает двигательную активность животного. Это соответствует данным ла-
730
МУРАВЕЙКО и др.
5.0
4.5
4.0
3.5
ч
о ^
|3 3.0
о о я <ч
8 2 5
У 2.5
св «
св
я 2.0
л ч
в
св
1-е
и
т Ч
1.5
1.0
0.5
-1 2250
2200
ч н я
2150 я я
се
и р
св
<ч
2 3
£
2100 и Я
о о
1-4
2050
2000
22222222222222222 44444444444444444
чо сч 12
440
чо сч 12
чо сч 12
4
0
4
0
4
0
4
0
5
0
5
0
5
0
5
0
чо
0
чо
0
чо
0
чо
0
7
0
7
0
Дата, время:ч, мин
Рис. 1. Реакция краба на геомагнитную бурю. Верхняя запись — геомагнитные вариации (ось ординат справа), нижняя запись — двигательная активность животного (ось ординат слева). Использованы данные возмущенности горизонтальной компоненты (ось У) магнитного поля Земли.
бораторных экспериментов для частот ниже 1 Гц. Лабораторные эксперименты с искусственным магнитным полем горизонтальной ориентации проводили на животных в диапазоне частот 0.1— 10 Гц. Выявлено два активных диапазона частот. Первый 0.5—1 Гц, по-видимому, связан с физиологическими особенностями организма краба, а второй — в области частоты 8 Гц, возможно, связан с реакциями на биологически опасные гидрометеорологические процессы (циклоны, штормы и др.), например, [9].
Тем самым реакция на естественное поле, по-видимому, однозначно зависит от спектрального состава возмущений магнитного поля Земли. В настоящее время полный спектральный состав возмущений геомагнитного поля не может быть установлен ввиду отсутствия технических возможно-
стей: имеющиеся геофизические магнитометры ограничены частотным диапазоном не более 2 Гц. Известно, что геомагнитные бури угнетают пищевую и двигательную активности лососевых рыб [6]. Кроме того, имеются данные о влиянии электромагнитных полей крайне низких частот на поведение ближайших родственников крабов — эв-ригалинных длиннопалых раков [7]. Здесь установлен максимум чувствительности животных к электромагнитным полям с частотами 7—8 Гц и выявлено отпугивающее влияние этих частот (уход из зоны действия поля). Полученные данные важны в экологическом аспекте, поскольку крайне низкие частоты, аналогичные геомагнитным возмущениям, формируются и при техногенной человеческой деятельности.
0
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 448 № 6 2013
РЕАКЦИЯ КРАБА PARALITHODES CAMTSCHATICUS
731
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Александров В.В. Экологическая роль электромагнетизма. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2006, 715 с.
2. Бинги В.Н. Магнитобиология: эксперименты и модели. М.: МИЛТА, 2002. 592 с.
3. Биогенный магнетит и магниторецепция / Под ред. Дж. Киршвинка, Д. Джонса, Б. Мак-Фиддена. М.: Мир, 1989. 353 с.
4. Муравейко В.М. Электросенсорные системы животных. Апатиты: Изд-во КФАН СССР, 1988. 108 с.
5. Прессман А.С. Электромагнитные поля и живая природа. М.: Наука, 1968. 288 с.
6. Степанюк И.А., Зимин А.В. Рациональное использование прибрежной зоны северных морей. СПб.: Изд-во РГГМИ, 1998. С. 203-207.
7. Степанюк И.А., Зимин А.В., Хотченков С.В., Нестерова Т.В. Космогеофизические и гидрофизические факторы в морских технологиях. СПб.: Астерион, 2008. С. 4-11.
8. Холодов Ю.А. Реакция нервной системы на электромагнитные поля. М.: Наука, 1975. 205 с.
9. Степанюк И.А. Электромагнитные изменения при аэро- и гидрофизических процессах. СПб.: Изд-во РГГМУ, 2002. 214 с.
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК том 448 № 6 2013
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.