В последний день юбилейной XXV конференции молодых ученых «Навигация и управление движением» состоялся семинар «Физиологические основы навигации птиц». Идея мероприятия на стыке научных дисциплин возникла в ходе организованного редакцией журнала «Гироскопия и навигация» онлайн-семинара по опубликованной на его страницах статьи «Исследование миграций животных с помощью научной аппаратуры «Икарус» в космическом эксперименте «Ураган» в РС МКС» (авторы – ученые из ПАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева и Института географии РАН).
Представленная одним из авторов действительным членом АНУД д.т.н. М.Ю. Беляевым (ПАО «РКК «Энергия») статья и ее дальнейшее обсуждение вызвали настолько большой интерес, что стало понятно: надо налаживать взаимодействие со специалистами других областей знания – не только смежных, но и, казалось бы, не имеющих непосредственного отношения к направлениям, которые обсуждаются на страницах журнала. В результате программный комитет КМУ и принял решение организовать семинар, посвященный навигации птиц и других животных, куда в качестве докладчиков были приглашены специалисты из Зоологического института РАН и Института эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН (ИЭФБ РАН).
Открыл семинар чл.-корр. РАН, д.б.н., проф. Н.С. Чернецов, выступивший с докладом на тему «Механизмы ориентации и навигации у птиц». На чем же основана способность птиц выбирать и поддерживать компасное направление (т.е. собственно ориентация) и определять свое положение относительно цели движения без прямого сенсорного контакта с ней (т.е. навигация)? Для ориентации нужна компасная система, для навигации – система позиционирования (карта). Благодаря многочисленным экспериментам удалось выяснить, что птицы обладают тремя «встроенными» в их организм компасами – солнечным, звездным и магнитным. Первый из них связан со зрением и биологическими часами, второй – только со зрением, последний – с магниторецепцией, т.е. возможностью ощущать магнитное поле. Кроме того, оказалось, что у птиц есть и «внутренние» карты – магнитная (также обусловленная магниторецепцией) и ольфакторная (основанная на обонянии).
Солнечный компас зависит от биологических часов птицы и работает только в дневное время суток. Принцип действия звездного компаса существенно отличается: птицы определяют нужное направление по конфигурации созвездий, т.е. по взаимному геометрическому расположению звезд, которое не зависит от времени суток. В отношении магнитного компаса можно сказать, что он инклинационный. Иначе говоря, птицы воспринимают не полярность магнитного поля (направление его линий), а магнитное наклонение (инклинацию) – угол между линиями поля и горизонтальной плоскостью. Эта особенность налагает определенные ограничения на механизм его работы.
Один из важнейших выводов, сделанных в ходе экспериментов, заключается в том, что за передачу магнитной информации отвечает тройничный нерв, однако принцип действия пока неизвестен. Докладчик затронул также еще один вопрос, тесно связанный с работой магнитного компаса, а именно освещением. Дело в том, что птицы воспринимают магнитное поле только в сине-зеленом спектре, при красном или желтом освещении они оказываются дезориентированными.
Семинар продолжился выступлением д.ф.-м.н. К.В. Кавокина (СПбГУ, ИЭФБ РАН) на тему «Биофизические модели магниторецепторов позвоночных животных», где, помимо прочего, получила развитие проблема зависимости функционирования магнитного компаса от светового спектра. В ходе экспериментов было показано, что магнитный компас птиц работает только при коротковолновом освещении, что, по всей вероятности, связано с особенностями строения их глазной сетчатки.
Подробно о том, как устроена сетчатка глаза птиц, рассказала в своем докладе к.б.н. Л.А. Астахова (ИЭФБ РАН). В предыдущих сообщениях выступающие говорили главным образом о поведенческих экспериментах, продемонстрировавших, что на работу внутреннего магнитного компаса у птиц напрямую влияет длина световой волны. Изучение сетчатки глаза и ее электрических ответов подтвердило это с точки зрения сенсорной физиологии.
Последним стало выступление к.б.н. А.Ф. Пахомова (Зоологический институт РАН), в котором тема ориентации и навигации рассматривалась на примере некоторых видов бабочек и летучих мышей. Один из главных выводов – то, что компасные системы, вероятно, есть и у тех, и у других, но по сравнению с птицами о них известно гораздо меньше. С уверенностью можно утверждать, что дневные бабочки обладают солнечным и магнитным компасом, а ночные – обоими, а в дополнение к этому – звездным. Как и у птиц, работа солнечного компаса у них связана с внутренними биологическими часами, а у магнитного – инклинационная и светозависимая природа. При этом эксперименты показали, что бабочки, скорее всего, не обладают способностью к навигации. Иными словами, они будут лететь в одном направлении вне зависимости от того, где находятся в данный конкретный момент. Что же касается летучих мышей, то о них сведений еще меньше, чем о бабочках. Есть косвенные признаки того, что эти животные обладают магнитным компасом, но принцип его работы неизвестен.
Семинар завершился вопросами докладчикам и обсуждением услышанного. Дискуссия оказалась не просто оживленной, но и продолжительной. Вопросов и комментариев было такое количество, что пришлось выйти далеко за рамки установленного регламента. Многие слушатели интересовались навигацией морских животных. К сожалению, это направление в мировой науке представлено слабо, поскольку организовать подобного рода исследования – дело крайне трудоемкое и дорогостоящее.
Идея междисциплинарного семинара оказалась удачной и плодотворной.
