Тайны и мифы науки. В поисках истины - Городницкий Александр Моисеевич - Страница 13

Современные исследователи пришли к выводу, что для такой сложной навигации рыбы, а возможно и другие морские животные, должны иметь свой биологический компас и биологические часы. При этом механизмы действия этих биологических приборов непонятны. Они должны быть связаны со способностью каких-то внутренних систем организма реагировать на факторы внешней среды. В процессе многовековой эволюции все живые организмы на Земле постепенно освобождались из-под власти случайных влияний, вырабатывая определенную защитную реакцию против них. Одновременно они учились использовать те внешние факторы, которые были постоянными или носили периодический характер. Именно такие постоянные факторы могли помочь органическому формированию двух главных приборов, необходимых каждому мореплавателю: компаса и часов. Многое ученые считают, что таким постоянным внешним фактором является магнитное поле Земли. Но как это доказать?

В далеком 1969 году, когда я еще работал в Ленинграде, в геофизическом отделе Научно-исследовательского института геологии Арктики, меня вызвала к себе начальник нашего отдела, профессор Раиса Михайловна Деменицкая (1912-1997), женщина острого и нестандартного мышления и такого же, нередко взрывного, характера. Она предложила мне вместе с группой сотрудников немедленно отправиться в Калининград, чтобы проверить это предположение экспериментально на биологической станции местного Научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии. Научная мотивировка ее инициативы была весьма необычная. В то время в большой моде были так называемые магнитные браслеты, которые якобы снижали кровяное давление и помогали успешно бороться с гипертонией. Такой же браслет носила и она, и была им очень довольна. Изложив мне научную идею нашей поездки – подтверждение влияния магнитного поля на навигацию рыб и, видимо, не встретив достаточного, по ее мнению, ответного энтузиазма в выражении моего лица, она привела в заключение главный научный довод, полностью исключающий всякие сомнения: «Видите? На меня магнитное поле действует, а на рыбу нет? Что ж я, по-вашему, хуже рыбы?» При такой постановке вопроса возражать начальству было опасно, и мы стали собираться в дорогу.

В наших опытах, которые проводились на биологической станции на Куршской косе, принимали участие биологи из Института рыбного хозяйства и океанографии В.А. Ходоровский и С.И. Глейзер. Испытуемыми были мальки европейского угря. Этот угорь населяет прибрежные воды Европы от Скандинавии до Гибралтара. Живет он обычно от 6 до 19 лет в пресной речной воде больших и малых рек. Затем взрослые половозрелые угри уходят на нерест в далекое Саргассово море, пересекая весь Атлантический океан по неизменному маршруту – с северо-востока на юго-запад. Как они ухитряются не сбиваться с пути и строго держать намеченный курс? Не зависит ли их ориентация в пространстве от земного магнитного поля? А если зависит, то как? Иначе говоря, могут ли рыбы ориентироваться по магнитному полю Земли?

Для опытов отобрали мальков, особей длиной около 10 сантиметров. Мы должны были определить влияние геомагнитного поля на их ориентацию в воде, а также определить, наблюдаются ли суточные ритмы в поведении рыбы, в ее двигательной активности. Другими словами, есть ли у угрей биологический компас и биологические часы. Опыты проводились в специальном огромном аквариуме-лабиринте, который сверху напоминает пчелиные соты. Он состоит из семи шестигранных секций, стенки которых образуют каналы, сходящиеся по три в один узел. Таким образом, рыба, двигаясь по любому из каналов, непременно окажется в узле, и ей придется выбирать один из двух других каналов, расположенных под одинаковыми углами к первоначальному пути. Если есть какой-то внешний фактор, подсказывающий рыбе, куда повернуть – направо или налево, то она повернет именно туда, а если нет, то выбор поворота окажется случайным. А это значит, что рыба пройдет все каналы лабиринта примерно одинаковое число раз. При этом все 24 канала, распределенные равномерно по площади лабиринта, параллельны трем осям, лежащим в плоскости под углами 120 градусов друг к другу.

Задача состояла в том, чтобы зафиксировать, сколько раз в определенный отрезок времени в каждый из трех каналов (а от каждого узла их отходит только три) заплывает рыба. Все случаи суммировались, и полученные величины сравнивались между собой. Если на рыбу не влияют никакие внешние факторы (запах, тепло или звук), то в каждом канале она должна побывать примерно равное число раз. Лабиринт именно так и устроен: ни свет, ни тепло, ни звук в него не проникают. Если в этих условиях есть различие в частоте появления рыбы в разных каналах, значит, на нее что-то действует извне, какой-то постоянный фактор. Таким единственным постоянным фактором является земное магнитное поле, которое должно быть однородным. Если магнитное поле меняется вдоль каждой оси, то число заплывов угря в каждый из трех каналов не изменится. Это характерное свойство лабиринта дает своеобразный внутренний контроль для экспериментов. Лабиринт устроен так, чтобы определить действие на угря лишь постоянных силовых полей. Планируя этот эксперимент, необходимо было заранее посчитать, сколько времени угорь должен находиться в лабиринте, чтобы запись его пути была наиболее достоверна. Сразу фиксировать направление движения угря или дать ему освоиться? В какой момент рыба проявит самую уверенную ориентацию? Для ответа на эти вопросы провели несколько опытов.

С момента запуска угря в лабиринт счетчик регистрировал частоту его появления на каждой из трех осей и через каждые пять минут делалась отметка времени. Угорь в лабиринте двигался непрерывно до «ночной» остановки, которая у разных угрей наступала в разное время. Десятки тысяч опытов позволили установить, что в первые пять минут пребывания в лабиринте угорь четко ориентировался по направлению запад – восток. Затем это направление сглаживалось. Создавалось впечатление, что угорь сначала «определяется» по магнитному полю Земли, а потом ведет себя сообразно новой обстановке. Если действительно на движение угря влияет геомагнитное поле, что же происходит в отсутствие этого поля?

Для компенсации земного магнитного поля лабиринт-аквариум с рыбами помещали в деревянный каркас, обмотанный медным проводом, так называемыми кольцами Гельмгольца. Проходя через обмотки такой катушки, электрический ток создавал индуцированное магнитное поле, обратное по направлению магнитному полю Земли. Так достигалась компенсация, при которой внешнее магнитное поле было равно нулю. Как только угорь появлялся в лабиринте, в течение первых пяти минут фиксировались его заплывы во все каналы. Для этого применяли специально разработанные методы подсчета, использующие расчет биноминального распределения случайных величин. Каждый цикл проводился с 24 различными особями.

Результаты опытов показали, что без влияния магнитного поля Земли вероятность появления балтийского угря на всех осях примерно одинакова. В то же время в магнитном поле Земли число перемещений угрей в направлении северо-восток – юго-запад намного больше, чем число их перемещений в других направлениях. Достоверность такого перемещения составляет 95 %. Вместе с тем частота появления угрей в направлении северо-запад – юго-восток значительно меньше средней. С той же степенью достоверности можно утверждать, что угри в симметричном лабиринте выбирают направление северо-восток – юго-запад и избегают направления юго-восток – северо-запад.

То, что эта разница в направлениях вызвана именно влиянием геомагнитного поля, наглядно подтверждается полным отсутствием направленного движения угря при его компенсации. В этом случае все направления относительно сторон света для угря становятся равноценны. Следовательно, магнитное поле Земли играет важную роль в ориентации европейского угря в океане. Это весьма интересное утверждение, в свою очередь, ставит перед учеными множество других вопросов. Например, если рыба чувствует магнитное поле, то какие различия в напряженности и в направлении геомагнитного поля она может воспринимать как разные? Иначе говоря, различает ли европейский угорь географические широты по их магнитным характеристикам?