Семь экспериментов, которые изменят мир
Шрифт:
С чисто теоретической точки зрения эта гипотеза вызывает по крайней мере три серьезных вопроса. Во-первых, изменения силы и угла магнитного поля чрезвычайно малы. Например, если мы находимся на северо-востоке США, то при перемещении на 100 миль в направлении с севера на юг средняя величина магнитного поля меняется менее чем на один процент, а угол магнитного поля — менее чем на один градус. Во-вторых, магнитное поле Земли далеко не однородно и может сильно изменяться в зависимости от состава земной коры. Некоторые из таких магнитных аномалий невелики по площади и простираются на несколько сотен ярдов, но встречаются и очень крупные аномалии, которые тянутся на многие сотни миль. В некоторых случаях магнитное поле внутри таких аномалий может в восемь раз превышать по силе магнитное поле Земли. Более того, магнитное поле не постоянно: в нем наблюдаются как небольшие суточные флуктуации, так и сильные отклонения во время магнитных бурь, возникновение которых связано с пятнами на Солнце. При определении положения относительно севера и юга такие изменения могли бы вызвать «погрешность» в десятки и сотни миль. [69]
69
Уолкотт, Ч. О способности голубей ориентироваться по магнитному полю (Walcott,
Кроме того, даже будь голуби настолько чувствительны к магнитным полям, что могли бы точно определить, как далеко их увезли в северном или южном направлении, даже будь они каким-то образом способны вводить поправку на магнитные аномалии и флуктуации магнитного поля в различное время суток, само по себе магнитное поле ничего не может сообщить о перемещениях в направлении восток — запад. Если бы голубей увезли от дома в восточном или западном направлении, угол и сила магнитного поля на новом месте были бы точно такими же, как и дома, и потому птицы не могли бы определить, где располагается их дом. Однако голуби одинаково хорошо находят дорогу к дому, если их увезти в западном, восточном и любом другом направлении. Даже если голуби используют силу или угол магнитного поля Земли для того, чтобы получить сведения о своем перемещении в направлении север — юг, у них должна быть еще одна система, позволяющая ощутить перемещения в направлении восток — запад. Таким образом, магнетизм в принципе может объяснить навигационные способности голубей лишь частично.
Можно предположить, что птицы используют своего рода «магнитный компас», а не «магнитную карту». Но, как и «солнечный компас», «магнитный компас» не может служить объяснением. Сам по себе «компас» не может указать, в каком направлении находится дом.
Идею о том, что навигационные способности голубей могут в той или иной мере объясняться чувствительностью к магнитному полю Земли, впервые выдвинули еще в 1855 г., хотя доказать ее в то время было чрезвычайно трудно. До сих пор периодически возникают новые теории, основанные на этой идее. [70] Вплоть до 70-х гг. научная общественность относилась к этой гипотезе с большим скептицизмом, и прежде всего сомнению подвергалось предположение о том, что живой организм способен ощущать столь малые изменения магнитного поля. Однако точные эксперименты, проведенные в Германии в 60-х гг., убедительно показали, что птицы действительно способны чувствовать магнитное поле. Перелетных птиц перевозили в клетках именно в то время, когда на воле они должны были мигрировать.
70
Мэтьюз, Дж. В.Т. Навигационные способности птиц (Matthews. G.V.T. Bird Navigation, 2d ed. Cambridge: Cambridge University Press, 1968
Неудивительно, что птицы вели себя необычно. Исследователи назвали такое поведение «миграционным беспокойством»: птицы метались в клетках, пытаясь двигаться в том направлении, в котором на воле осуществлялся бы их перелет. Если направление магнитного поля вокруг клеток менялось на противоположное, птицы устремлялись в другую сторону — в соответствии с новым направлением поля. Если угол магнитного поля менялся на 90°, направление скачков птиц также менялось на 90°. [71] К 70-м гг. уже несколько групп исследователей заинтересовались влиянием магнитного поля на навигационные способности голубей. Было даже обнаружено влияние слабых магнитных полей на пространственную ориентацию человека. [72]
71
См., например: Вилтшко, В., Вилтшко, Р. Значение магнитного компаса в ориентации птиц (Wiltschko, W.. and R. Wiitschko. Die Bedeutung des Magnetikompasses fur die Orientierung der Vogel. Journal of ornithology, 1976, 117:363–387); Вилтшко, Р., Вилтшко, P. Ориентация по магнитному полю Земли у перелетных птиц и почтовых голубей (Wiltschko, W., and R. Wiltschko. Orientation by the Earth's magnetic field in migrating birds and homing pigeons. Progress in Biometeorology, 1991, 8:31–43); Вилтшко, В. Ориентация по магнитному компасу у птиц и других животных (Wiltschko, W. Magnetic compass orientation in birds and other animals. In Orientation and Navigation: Birds, Humans and Other Animals. London: Royal Institution of Navigation, 1993).
72
Бейкер, P.P. Навигационные способности человека и восприимчивость к магнитному полю (Baker, R.R. Human Navigation and Magneto-Reception. Manchester: Manchester University Press, 1980).
Гипотеза ориентации по магнитному полю, первоначально отвергнутая как совершенно абсурдная, в наши дни принимается вполне благожелательно и считается вполне научным объяснением навигационных способностей птиц во время миграции, тем самым оберегая академическое сообщество от появления еще более странных теорий. Магнетизм по-прежнему в почете, и вы сами можете легко в этом убедиться, заведя с кем-нибудь разговор о проблеме миграции птиц или о способности голубей находить дорогу к дому. Многие научно информированные собеседники, несомненно, ответят вам, что эти необычные способности птиц объясняются чувствительностью к магнитному полю Земли, но едва ли сумеют уточнить подробности.
А подробности таковы. Существуют три группы экспериментальных доказательств влияния магнитных полей на навигационные способности голубей, но ни одно из этих доказательств не позволяет утверждать, что именно магнетизм позволяет птицам находить дорогу к дому.
Во-первых, голуби иногда теряют ориентацию, если их выпускают из клеток на территории магнитных аномалий. Одно из таких мест — месторождение Айрон-майн-хилл в штате Род-Айленд (США). [73] Но несмотря на дезориентацию в первый момент после освобождения из клетки, голуби все-таки находят дорогу к дому. Более того, только часть птиц ощущает необычное воздействие магнитного поля. Например, когда голубей выпускали в Айрон-майн-хилл, то птицы, доставленные туда из города Линкольн (Массачусетс), первоначально теряли правильную ориентацию, а птицы, доставленные из города Итака (штат Нью-Йорк), сразу летели к дому в правильном направлении. [74]
73
См.:
74
Шмидт-Кениг, К., Ганцхорн, Й.У. О проблеме навигации у птиц (Schmidt-Koenig, К., and J.U. Ganzhorn. On the problem of bird navigation. In Perspectives in Ethology, vol. 9, ed. by P.P.G. Bateson and P. H. New York: Klopfer, 1991); другие примеры см. в статье: Уолкотт, Ч. Покажи, как ты находишь путь домой (Walcott, С. Show me the way you go home. Natural History, 1989, 11:40–46).
Во-вторых, оказалось, что голуби испытывают влияние магнитного поля во время магнитных бурь, когда повышается солнечная активность. Обнаружено, что в такие периоды время, которое голуби затрачивают на возвращение домой, увеличивается. [75] Однако и магнитные бури могут влиять лишь на первоначальное направление, в котором птицы устремляются после освобождения из клеток, а в среднем отклонения от правильного курса весьма незначительны и составляют всего несколько градусов. И несмотря на неправильный выбор первоначального направления, все птицы, выпущенные в магнитную бурю, в конце концов прилетали домой. [76]
75
См.: Шиткэт, Дж. Голуби и погода (Schietecat, G. Pigeons and the weather. The Natural Winning Ways, 1990, 10:13–22).
76
Вилтшко, В., Вилтшко, Р. Магнитная ориентация у птиц (Wiltschko, W., and R. Wiltschko. Magnetic orientation in birds. In Current Ornithology, vol. 5, ed. by R.F. Johnston. New York: Plenum Press, 1988): Шмидт-Кениг, К., Ганцхорн, Й.У. О проблеме навигации у птиц (Schmidt-Koenig, К., and J.U. Ganzhorn. On the problem of bird navigation. In Perspectives in Ethology, vol. 9, ed. by P.P.G. Bateson and P.H. New York: Klopfer, 1991).
В-третьих, голубей подвергали воздействию магнитного поля, чтобы определить, насколько при этом ухудшатся их навигационные способности. Большинство экспериментов, проводившихся с 20-х гг., показали, что заметного эффекта не наблюдается. Некоторые из первых положительных результатов были в 1969 г. получены Уильямом Китоном из университета Корнелла в городе Итака (штат Нью-Йорк). Он и его коллеги прикрепляли к головам или к спинам птиц небольшие постоянные магниты. Голубям контрольной группы вместо магнитов прикреплялись латунные стержни той же массы. В солнечные дни результаты птиц из экспериментальной и контрольной групп были практически одинаковыми. Как показали эксперименты, проведенные в 1969–1970 гг., при низкой облачности птицы из экспериментальной группы в момент освобождения теряли чувство ориентации, хотя потом все равно находили правильную дорогу к дому. В последующих экспериментах, которые в начале 70-х гг. проводились другими исследователями, на головах или шеях птиц закреплялись катушки Гельмгольца. У птиц экспериментальной группы по катушке пропускался электрический ток, в результате чего генерировалось магнитное поле. В солнечные дни результаты птиц из экспериментальной и контрольной групп были практически одинаковыми. В дни сплошной низкой облачности исследователи вновь обнаружили, что голуби из экспериментальной группы сразу после освобождения из клетки теряли ориентацию, но в итоге все равно прилетали домой. [77]
77
Уолкотт, Ч., Грин, Р. Ориентация почтовых голубей под воздействием изменений во внешнем магнитном поле (Walcott, С, and R.P. Green. Orientation of homing pigeons altered by a change in the direction of an applied magnetic field. Science, 1974, 184:180–182).
Необходимо отметить, что результаты, доказывающие влияние магнитов на навигационные способности птиц в дни сплошной облачности, были недостаточно воспроизводимы даже у самого Китона. [78] Описывая ранние эксперименты, он сам указывал на «настораживающий разброс в полученных результатах». [79] С 1971 по 1979 гг. Китон безуспешно пытался получить свои первоначальные данные повторно. Отрицательные результаты его последних экспериментов так и остались неопубликованными, а в 1980 г. Китон скончался. Анализ результатов по всем тридцати пяти его экспериментам был опубликован Брюсом Муром в 1988 г. В более поздних экспериментах начальная дезориентация голубей, обнаруженная в 1969–1970 гг., не подтвердилась. Кроме того, даже в первом исследовании не было выявлено сколь-нибудь значительного воздействия постоянных магнитов на навигационные способности голубей:
78
Мур, Б.Р. Магнитные поля и ориентация у почтовых голубей: эксперименты У.Т. Китона (Moore, B.R. Magnetic fields and orientation in homing pigeons: Experiments of the late W.T. Keeton. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 1988, 85:4907–4909).
79
Китон, У.Т. Влияние магнитов на способность голубей находить дорогу к дому (Keeton, W.T. Effects of magnets on pigeon homing. In Animal Orientation and Navigation, ed. by S.R. Galler et al.Washington, DC: NASA, 1972).
«В 1969–1970 гг. птицы с магнитами несколько медленнее покидали место освобождения из клетки, чем те птицы, которых выпускали с латунными стержнями, однако в 1971–1979 гг. значительно их опережали. И в том и в другом случае воздействие имело место, но было направлено противоположным образом, и его нельзя считать статистически значимым. Три четверти птиц из экспериментальной и контрольной групп добирались до дома в день освобождения из клетки. (…) Итак, общие потери в скорости были одинаковыми: по 26 птиц, или по 9 %, — как среди голубей с магнитами, так и среди голубей без магнитов». [80]
80
Мур, Б.Р. Магнитные поля и ориентация у почтовых голубей: эксперименты У.Т. Китона (Moore, B.R. Magnetic fields and orientation in homing pigeons: Experiments of the late W.T. Keeton. Proceedings of the National Academy of Sciences, USA, 1988, 85:4907–4909).