Лягушки ориентируются по магнитному полю Земли

Ученые биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова выяснили, что поведение бесхвостых амфибий — озерных лягушек в состоянии брачной активности — напоминает магнитную компасную ориентацию у птиц в период миграционного беспокойства. Исследование опубликовано в журнале Journal of Comparative Physiology A.

Особое место в исследованиях ориентации и навигации животных занимает изучение их ориентации по магнитному полю Земли, поскольку эта способность отсутствует у человека и поэтому представляется нам наиболее загадочной. На сегодняшний момент она обнаружена у многих животных, причем наиболее интенсивно она изучается у птиц. Однако глубокое изучение только птиц не дает возможности понять эволюцию данного явления, для этого необходим более широкий охват объектов исследования.

«Ключевое положение здесь, безусловно, занимают амфибии, так как они, являясь самыми архаичными из ныне живущих наземных позвоночных, должны были сохранить механизмы ориентации, наиболее близкие к исходному состоянию. Но данная группа исследована значительно хуже, а на бесхвостых амфибиях в контролируемых лабораторных условиях вообще до настоящего времени существовала всего одна работа, результаты которой не столь однозначны», — рассказал один из авторов работы, кандидат биологических наук Владимир Шахпаронов.

Поэтому в качестве объекта своих исследований биологи выбрали именно бесхвостых амфибий, а конкретно — озерную лягушку (Pelophylax ridibundus), которая ежегодно совершает миграции из зимовочного водоема в нерестовый пруд. Ученые в своей работе впервые показали, что взрослые озерные лягушки способны выбирать миграционное направление между местом зимовки и водоемом размножения по магнитному полю Земли.

«Исходя из наших предыдущих исследований, проведенных в полевых условиях, мы выяснили, что озерные лягушки в исследуемой популяции совершают миграцию осенью из нерестовых прудов в реку Москва (место зимовки), а весной возвращаются назад в нерестовые пруды. Направление этой миграции осенью — на северо-восток, а весной, наоборот, — на юго-запад. Кроме того, мы обнаружили, что если в период миграции унести лягушек на километр от всех водоемов в открытое поле и выпустить, то они не расходятся случайным образом во все стороны, как летом, а все выбирают направление, параллельное направлению миграции в своем местообитании. Так как опыты проводились ночью и в плохую погоду, то мы предположили, что для выбора этого направления они используют не солнечный и не звездный компас, а именно магнитный», — пояснил ученый.

Биологи решили проверить свое предположение, поместив амфибий в искусственное магнитное поле, направлением которого можно управлять. В этом случае, поворачивая искусственное поле, можно заставить лягушек идти в нужную сторону. Лягушку сажали в стартовую камеру, после чего она делала несколько прыжков и оказывалась в коридоре, из которого было только два выхода — направо и налево. В конце каждого рукава находилась ловушка — мешок. Когда лягушка падала в него, ученые считали, что ее выбор направления сделан.

«Этот Т-образный лабиринт мы помещали в трехосевые кольца Гельмгольца, которые генерируют магнитное поле и позволяют управлять им. Лабиринт помещали так, чтобы его рукава лежали вдоль оси естественной миграции лягушек "юго-запад — северо-восток", но не относительно магнитного поля Земли, а относительно поля, созданного кольцами», — сказал Владимир Шахпаронов.

Перед экспериментом лягушек при помощи особого температурного и светового режима вводили в состояние брачной активности. После того как лягушек помещали в лабиринт, они выбирали рукав, ведущий на юго-запад. В естественных условиях, мигрируя в этом направлении, они попали бы из реки в свой нерестовый пруд.

Для того чтобы быть уверенными, что выбор лягушки был связан именно с направлением магнитного поля, а не с выбором, например, только правого или только левого рукава лабиринта, ученые, после того как протестировали половину лягушек, повернули магнитное поле на 180 градусов. Таким образом, для второй половины животных «пруды» оказались в противоположной стороне лабиринта.

«Как мы и предполагали, следуя за поворотом поля, лягушки начали идти в другой рукав лабиринта по сравнению с первой половиной группы. Для контроля мы ввели этих же особей в состояние зимовки, когда мотивация к миграции у лягушек отсутствует. В этом случае выбор рукава лабиринта был случаен и никак не был связан с ориентацией создаваемого нами магнитного поля», — сказал ученый.

«Таким образом, мы видим общность механизмов у мигрантов из разных классов позвоночных: птиц и амфибий. Кроме этого, нам удалось разработать хорошую поведенческую модель, которая поможет провести дальнейшие исследования и приступить к поиску рецептора магнитного поля Земли», — заключил Владимир Шахпаронов.

Пресс-релизы о научных исследованиях, информацию о последних вышедших научных статьях и анонсы конференций, а также данные о выигранных грантах и премиях присылайте на адрес science@indicator.ru.