Физик опроверг индукционный механизм работы голубиного компаса

Считается, что птицы ориентируются по магнитному полю Земли. Больше всего доказательств на этот счет собрано по голубям. Но четкого представления о физических механизмах работы птичьего компаса у науки так и нет.

В поисках истины физик Даниэль Каттниг из Эксетерского университета построил модель голубиного магнитного сенсора и проверил одну из объясняющих его гипотез, результатами чего поделился в Journal of the Royal Society Interface.

Заключается она вот в чем. Полукружные каналы внутреннего уха голубя заполнены электропроводящей лимфой. Следовательно, изменение их положения относительно направления магнитного поля должно наводить небольшие токи.

В пользу этих выкладок говорят предыдущие исследования — они действительно выявили специализированные клетки во внутреннем ухе, которые реагируют на изменения магнитного поля, и активирующиеся в ответ области мозга.

Но в тех экспериментах головы птиц оставались неподвижными, а вращалось магнитное поле. Кроме того, для навигации мало просто наличия сигнала — он должен еще нести достаточно информации.

Каттниг смоделировал канал как небольшое кольцо проводящей жидкости, прерываемое желеобразной перегородкой — купулой. Сначала он рассматривал эту перегородку как идеальный электрический изолятор, создав для предполагаемого датчика благоприятные условия — заряд не мог через нее утекать.

По расчетам, такой идеальный датчик с размерами, как у голубя — порядка 5 мм — и присущей его быстрым движениям головы скоростью выработал бы потенциал не больше 12 нВ.

Это микроскопическое напряжение полностью утонуло бы в шуме теплового движения электрических зарядов. Для фильтрации помех исследователь попробовал сужать полосу частот — но и у этой меры есть обратная сторона: она ограничивает скорость поступления информации, а навигация должна работать непрерывно.

Каттниг применил теорию информации, чтобы оценить, как быстро зашумленная система способна передавать информацию о направлении. Даже идеализированный датчик выдавал лишь около 0,15 бита в секунду. А для непрерывного определения направления с разрешением хотя бы от 5 градусов нужно не менее 560 бит в секунду.

Учет утечки заряда ослабляет сигнал еще сильнее. В рамках смоделированных условий ни более чувствительные клетки, ни дополнительная обработка в мозге не могли восстановить информацию о направлении, которую датчик не успевал предоставить.

Таким образом, хотя магниточувствительность птиц не раз доказана, и отвечает за нее, скорее всего, внутреннее ухо — на каком физическом принципе она реализована, остается неясным.

Встроенный магнитный компас голубей нашли в печени

«Компас» перелетных птиц обходится без измерения интенсивности магнитного поля, установили ученые

Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX