Навигатор в клюве

4 июля 2013 в 07:00

Перелетные птицы ориентируются на местности с помощью клюва

 

 

Проблема геомагнитной чувствительности у птиц не дает покоя исследователям — считается, что птицы могут ориентироваться по магнитным полям, но никто не знает, как. Чтобы чувствовать магнитное поле, нужны специальные рецепторы и нервы, которые связывали бы такие рецепторы с мозгом.

Сначала все думали, что эти рецепторы находятся в клюве, так как он содержит много железа, и что информация от магниточувствительного клюва передается по тройничному нерву. Затем, однако, по теории «магнитного клюва» был нанесен мощный удар: в одном из экспериментов у птиц перерезали тройничный нерв, но, несмотря на это, они по-прежнему чувствовали магнитные полюса. Кроме того, железо в клюве вообще объявили следствием того, что тут просто накапливаются эритроциты, и ни к каким магнитным рецепторам это железо не имеет ни малейшего отношения.

Важный прорыв в понимании механизмов ориентации птиц недавно совершила группа российских орнитологов, изучающая повадки тростниковых камышовок (Acrocephalus scirpaceus). «Все дело все же в клюве», — объясняет Дмитрий Кишкинев, сотрудник факультета интегративной биологии Университета Гуэлфа (Канада).

Ученые разделяют способность к ориентации (выбору направления) птиц от навигации — умения не только поддерживать строгое направление движения, но и представлять себе истинное местоположение относительно цели. Благодаря экспериментам, которые ведутся с 1960-х годов, ученые знают, что ориентироваться птицы могут несколькими способами: оценивая поляризацию солнечного света, положение солнца на небе, вращение звезд вокруг Полярной звезды и используя магнитный компас.

«Ночью мигрируют большинство мелких воробьиных, славки, соловьи, камышовки», — говорит Кишкинев. С навигацией птиц пока остается много вопросов, есть две гипотезы — магнитная и ольфакторная (обонятельная). В настоящее время ученые активно ищут органы магниторецепции, которые могут служить птицам внутренним компасом. По одной версии, у птиц в сетчатке есть определенные фоторецепторы, которые могут видеть магнитное поле. Было доказано, что чувствительность к магнитному полю завязана на зрение. Считается, что сетчатка содержит светочувствительные белки-криптохромы, которые под воздействием света и магнитного поля могут по-разному возбуждаться в зависимости от ориентации силовых линий поля.

Второй механизм предполагает, что у птиц в надклювье есть магниточувствительный орган: 15 лет назад там были найдены клетки, содержащие большое количество оксида железа.

Ученые предположили, что это и есть искомый магниторецептор, соединенный с мозгом тройничным нервом.

Чтобы проверить эту гипотезу, ученые под руководством Кишкинева ловили камышовок на биологической станции Рыбачий (Куршская коса, Калининградская область) весной, когда птицы летят на север. По данным кольцевания, биологи знают, что эти птицы должны лететь для гнездования либо в Прибалтику, либо в северо-западную часть России (в Ленинградскую область, Карелию), либо на юг Финляндии.

Пойманных птиц самолетом привезли в Москву, и часть из них была прооперирована: одной половине камышовок перерезали тройничный нерв, а другой произвели такой же надрез клюва, но без перерезания нерва.

Это делалось для того, чтобы исключить влияние на навигацию птиц самого факта операции на клюве.

Чтобы узнать, как повлияет операция на навигацию птиц, их привезли на биостанцию МГУ под Звенигородом, но выпускать их не пришлось. Для изучения миграционного поведения птиц давно разработан метод с клеткой Эмлена. Она представляет собой конус с сеткой наверху, через который птица может видеть звезды.

В сезон миграции птицу сажают в круглую клетку, у нее начинается миграционный «драйв»: она начинает прыгать и оставлять на стенках конуса следы в том направлении, куда ей надо лететь по природному зову.

Эксперимент, результаты которого опубликованы в журнале Plos One, показал, что птицы с перерезанным нервом не чувствовали, что их перевезли, — они продолжали ориентироваться на северо-восток, считая, что они по-прежнему в Калининградской области.

А ложнооперированные птицы поняли, что находятся за тысячу километров от места поимки, и скомпенсировали направление с северо-восточного на северо-западное. Ученые считают, что перерезанный нерв передает в мозг птицы некоторую информацию, скорее всего по магнитному полю, о ее текущем местоположении на поверхности Земли.

Но, чтобы знать свое местоположение, птице либо надо иметь «сетку» магнитного поля Земли, либо знать характер его изменения по долготе и широте. «Мне кажется, вариант с сеткой очень сложный, ведь природа всегда выбирает менее точные, но простые механизмы. Скорее всего, птицы чувствуют, что при перемещении напряженность поля слишком растет, и при превышении некоторого порога, который генетически задан, у птицы включается «аварийный план». Вместо режима «лететь на северо-восток» ее бортовой компьютер переключается в режим «лететь на северо-запад», — пояснил автор исследования.

Ученые отмечают, что сами магнитные рецепторы в надклювье до сих пор не найдены; более того, исследования показали, что железосодержащие клетки являются не нервными, а макрофагами, потребляющими бактерий. И такие клетки найдены не только в клюве, но и в других тканях.

«Мы предполагаем, что наши результаты указывают именно на использование магнитной информации для навигации у данного вида птиц (тростниковые камышовки), а возможно, и у других воробьиных мигрантов. Наше исследование является важным шагом в понимании нейрофизиологических механизмов, лежащих в основе навигации у птиц», — считает Кишкинев. После эксперимента птиц из обеих групп выпустили на волю. Но что же с ними стало после опытов орнитологов?

Ученые считают, что если ориентацию в клетках Эмлена считать отражением ориентации в природе, то прооперированные птицы полетели на северо-восток и, вероятно, остановились там, где нет гнездящихся тростниковых камышовок. Вряд ли они погибли, но партнера для гнездования, скорее всего, не нашли. Где эти птицы зимовали и смогли ли они вернуться на следующий год в район гнездования, неизвестно. Ложнооперированные птицы, скорее всего, прилетели в район гнездования и нормально отгнездились.

Следовательно, геомагнитная навигация у птиц все-таки зависит от клюва, однако авторы вводят более тонкое различие: по их словам, от клюва (и от тройничного нерва, с клювом связанного) зависит картирование местности, запоминание магнитного ландшафта. Что же до собственно компаса, который указывал птицам, где север, где юг, то этот орган находится, скорее всего, в другом месте.

Правда, чтобы клюв работал таким образом, у него все равно должны быть магнитные рецепторы. И, как поясняет Дмитрий Кишкишев, сейчас предстоит эти рецепторы найти. Это представляется сложной задачей, так как тройничный нерв разбегается в клюве на несколько ответвлений, и магниторецепторы могут находиться на конце любого из них.

И тут нельзя не вспомнить другую недавнюю работу, в которой сообщалось о потенциальных магниторецепторах в птичьих ушах. Однако и в случае с ушными клетками, в которых обнаружили магниточувствительные шарики, можно говорить лишь о более-менее вероятных кандидатах на роль таких рецепторов. Так что спор о том, чем именно птицы чувствуют магнитное поле — клювом, ушами или еще каким органом, — возможно, весьма далек от завершения.

 

Схема эксперимента с камышовками

 

Источники: П. Котляр, www.gazeta.ru; К. Стасевич, compulenta.computerra.ru

 

На заставке: у тростниковых камышовок магнитная карта местности, по-видимому, хранится в клюве (фото Nigel Blake / compulenta.computerra.ru)

 
Опубликовано: Теги: тростниковая комышовка, птицы, ориентация, навигация, магниторецепторы, магнитное поле, криптохромы

В ленту раздела Новости науки | Обсудить тему на форуме

Читайте также

Ученые выяснили, почему американцы небрежно обращаются с пищей

Ученые выяснили, почему американцы небрежно обращаются с пищей

23.07.2016 | 10:47

Только половина американцев понимает, что они небрежно обращаются с пищей и выбрасывают большое количество неиспорченной еды в мусорные баки, и две трети из них считают, что подобное поведение полезно для здоровья, что может объяснять расточительность жителей США

Доказан вред биодобавок с антиоксидантами

Доказан вред биодобавок с антиоксидантами

22.07.2016 | 14:33

Антиоксиданты бесполезны и даже могут принести вред. Об этом предупреждают исследователи Пьетро Гецци (Pietro Ghezzi) из Медицинской школы Брайтона и Сассекса в Великобритании и Харальд Шмидт (Harald Schmidt) из Университета Маастрихта в Нидерландах

Лемуры и лори оказались пьяницами

Лемуры и лори оказались пьяницами

22.07.2016 | 09:18

Ученые выяснили, что лемуры ай-ай и толстые лори — любители спиртного. Как продемонстрировали эксперименты, они всегда выбирают нектар с более высоким содержанием алкоголя — иными словами, они сознательно хотят употреблять спиртное

Загадку кубика Рубика разгадали на цветках

Загадку кубика Рубика разгадали на цветках

22.07.2016 | 07:20

Биологи из Центра Джона Иннеса в Великобритании выяснили, как некоторые виды растений производят гетероиохимбины — группу веществ, которые имеют одинаковый молекулярный состав, но разную форму и обладают специфическими лекарственными свойствами

Ученые рассказали, могут ли голуби показать уровень загрязнённости города

Ученые рассказали, могут ли голуби показать уровень загрязнённости города

21.07.2016 | 12:52

Голуби годятся не только на то, чтобы сопровождать ваши посиделки на скамейке в парке, ожидая, чтобы их покормили. По ним можно определять содержание в воздухе свинца и других токсичных веществ. Иными словами — это действительно самые настоящие городские санитары

Популярное за неделю

Почва под солнечными батареями недополучает солнечного тепла

Почва под солнечными батареями недополучает солнечного тепла

18.07.2016 | 07:00

Исследование британских ученых выявило влияние солнечных батарей на участки почвы, на которых они установлены

Ученые рассказали, могут ли голуби показать уровень загрязнённости города

Ученые рассказали, могут ли голуби показать уровень загрязнённости города

21.07.2016 | 12:52

Голуби годятся не только на то, чтобы сопровождать ваши посиделки на скамейке в парке, ожидая, чтобы их покормили. По ним можно определять содержание в воздухе свинца и других токсичных веществ. Иными словами — это действительно самые настоящие городские санитары

Молодые литовские ученые намерены первыми высадить на Луне яблони

Молодые литовские ученые намерены первыми высадить на Луне яблони

19.07.2016 | 13:39

Команда из 20 молодых ученых этим летом начала готовиться к миссии «Литва на Луне 2018». Студенты балтийской страны поставили перед собой цель стать первыми людьми в истории, которые вырастят растения на соседнем небесном теле

Названо главное преимущество жирной средиземноморской диеты

Названо главное преимущество жирной средиземноморской диеты

19.07.2016 | 10:26

Средиземноморская диета с высоким содержанием ненасыщенных жирных кислот способна защитить от множества заболеваний. Об этом сообщается в исследовании американских медиков, опубликованном журнале Annals of Internal Medicine

Ford сделает запчасти из отходов от производства текилы

Ford сделает запчасти из отходов от производства текилы

19.07.2016 | 13:29

Ford Motor Company, совместно с мексиканским производителем текилы Jose Cuervo, изучит возможность использования побочных продуктов растения агавы, остающихся после производства алкогольного напитка, для создания пластика



Комментарии (0)