10. 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 molitorL., 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.M.Vrins, 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 ориентированы определенным образом 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.