Существует две основные гипотезы, объясняющие магнитное зрение птиц:

1. Квантово-механическая гипотеза (криптохромы в глазах)

У птиц в сетчатке есть особые белки криптохромы, которые реагируют на магнитное поле, изменяя свои свойства под воздействием света.
Учёные считают, что птицы буквально видят магнитное поле как некий "фон" или "фильтр" в своём зрении, который помогает им ориентироваться.
Это связано с процессами, в которых участвуют пары электронов, чувствительные к направлению магнитного поля.

2. Магниточувствительные клетки в клюве

В клювах некоторых птиц обнаружены клетки с магниточувствительными кристаллами магнетита.
Они работают как "компас", помогая определять направление, подобно стрелке компаса.

Как птицы используют магнитное зрение?

Навигация при миграции – птицы ориентируются по магнитному полю Земли во время долгих перелётов.
Они могут определять широты – то есть понимают, насколько далеко находятся от экватора.
Также им доступна коррекция маршрута – если изменяется направление ветра или погода, птицы могут корректировать курс, даже если нет видимых ориентиров.


Люди также добиваются возможностей использовать эту способность. Учёные и инженеры пытаются создать технологии, основанные на этом принципе:

1. Навигационные системы без GPS
Исследователи разрабатывают биоинспирированные магнитные сенсоры для автономных дронов и роботов, которые смогут ориентироваться по магнитному полю Земли, как птицы.
Такие системы особенно полезны в условиях, где GPS не работает (например, под землёй или под водой).

2. Квантовые компасы
Устройства, вдохновлённые криптохромами птиц, используют квантовые эффекты для определения направления.
Это может привести к созданию более точных и устойчивых к помехам навигационных приборов.

Птицы, видящие магнитное поле, обладают одной из самых удивительных способностей в мире животных. Их механизмы ориентации до конца не изучены, но уже вдохновляют учёных на создание новых технологий.

Давным-давно эта птица гнездилась на утесах, в пещерах и скалах. Сизых голубей приручили и начали разводить еще 6500 лет назад. В Средние века эти ребята были отличным украшением стола, ведь их можно было пожарить и съесть. Сейчас автовладельцы тоже время от времени подумывают об этом. Позднее голубей стали разводить, как питомцев, а со временем, прознав об их удивительном умении находить путь домой, стали эксплуатировать в качестве почтальонов.

Но как же эти пернатые курьеры понимали, куда лететь? Все дело во встроенной навигации. В них буквально вшит магнитный компас и магнитная карта. То есть, они обладают врожденной способностью обнаруживать магнитные поля планеты и ориентироваться по ним.

Предполагается, что их внутренний чудо-магнит расположен у основания клюва голубя. С помощью этой магнитно-рецепторной системы только что вылупившийся птенец определяет и запоминает уровень магнитной напряженности возле своего гнезда. И эту информацию он уже никогда не забудет.

Ульрих Шмидт упоминает об очень интересном эксперименте и говорит, что важной вехой в исследовании ориентации животных стало открытие солнечного компаса. В рамках эксперимента внутренние часы голубя «перевели», из-за чего птица временно не могла сориентироваться, куда ей лететь. Например, голубь хотел отправиться на юг по совершенно неизвестной местности в 12 часов дня, но стрелки его внутренних часов показывали 9 утра. В 9 утра солнце находится на юго-востоке, а значит, нужно держаться относительно него южнее, что на деле в 12 часов дня приведет голубя к отклонению от курса, на юго-запад. В ходе экспериментов голуби все же смогли сориентироваться, но не сразу.

Помимо этого, голуби отлично обрабатывают информацию, запоминают все только самое нужное. Так, они могут без проблем построить маршрут, опираясь на отличные память и зрение.

Ежели голубь такая чудо-птица, неужели можно просто взять любую гулю, как в фильмах, и она точно поймет, куда нести письмо? Нет, это было бы слишком просто.

Чтобы голубь не заплутал, его нужно вырастить, обучить, а потом отдать тому, кто тебе пришлёт почту. Он не письмо человеку несет, он домой летит, а это куда важнее и интереснее. Тот случай, когда "инстинкт дома" - хоминг, полезен не только тому, кто ему следует.

Как же проходит обучение? Опытный голубятник берет птенца на третьей неделе жизни и отпускает в свободный полет с опытным вожаком. Самых смышленых отбирают и начинают понемногу увозить от дома и выпускать. В первый год голубей не дрессируют на расстоянии свыше 320 километров. Погода для тренировок нужна хорошая, а дома должны царить покой и уют: счастливая голубиная семья, голубятник, что не вредит птице и много вкусной еды.

Голуби же по незнанию выручали людей самыми разными способами. Их использовали в качестве почтальона в Индии, чтобы доставить посылки и послания в труднодоступные районы. В Швейцарии они активно доставляли важные военные сообщения, а в Голландии к их лапкам привязывали небольшой мешочек с медикаментами. В военное время послания, донесенные их мощными крыльями, могли спасать людские жизни.

В среднем, пернатые способны перевозить до 90 г и пролететь расстояние до 1 000 км. Благодаря своим мощным крыльям птицы развивали скорость в 150 км/ч. Иногда они могли пролететь 12 часов без какого-либо отдыха. Так что неудивительно, что их крыльям под силу множество подвигов.

Нам они в свое время отлично услужили, а вот их братья, живущие не на голубятнях, получили клеймо "крылатой крысы" и буквально выживают на улицах питаясь всякими отбросами.

Рацион городских голубей обильный, но однообразный. Поэтому избыток пищи помогает выжить большому количеству слабых и больных птиц. Некоторые голуби выглядят совсем уж запущенно, отчего растет процент смертности птенцов и молодняка в первый год жизни.

Кормить голубей можно не чем попало, как может показаться. Черный хлеб им вредит, да и белый здоровья не прибавляет. Всякие зерна им сыпать можно только в периоды нужды, а не просто так птичку, что заполонила город, покормить. А то сделали из Геннадиев хлюпиков ленивых. А они теперь летают и гадят на памятники, пытаются обокрасть контейнеры с мусором и доесть остатки нашей курицы с ужина.

Трогать голубей себе дороже, ведь переносят они до 90 различных заболеваний. Поэтому если вы так и норовите поднять этот обнаглевший мешок перьев на ручки, то эти самые ручки потом идите быстро мыть.

Такие вот интересные птицы эти ваши голуби. Спасибо за прочтение, буду очень рада, если подпишитесь - это мотивирует продолжать писать дальше

Мы привыкли выделять пять органов чувств: зрение, слух, обоняние, осязание и вкус. Но это вопрос классификации: ведь есть еще, к примеру, чувство равновесия, не говоря уже о чувстве боли. Что же касается способности ощущать магнитные поля – магниторецепции, то она доказана для многих животных, таких как перелетные птицы, морские черепахи, моллюски и др. У всех у них при экспериментальном изменении магнитного поля менялось поведение, но подобные эксперименты на людях не дали результатов. Недавние исследования говорят о том, что ответ на вопрос «могут ли люди чувствовать магнитное поле?» может быть положительным

Считается, что магнитное поле Земли формируется благодаря тепловой конвекции в жидком внешнем ядре планеты, состоящем из расплавленного железа, в результате чего там образуется система течений электропроводящей жидкости, что аналогично движению проводника с током. Глазами человека магнитное поле нельзя увидеть, но некоторые организмы научились его воспринимать и использовать его силовые линии для пространственной ориентации.

Существует несколько гипотез физической основы «магнитного чувства». Согласно одной из них, магниторецепция обеспечивается за счет органелл с кристаллами минерала магнетита (Fe₃O₃), имеющихся в живых клетках. Вращение таких частиц под действием поля предположительно способствует открытию клеточных ионных каналов и генерации нервного импульса. Магнетит был обнаружен в клетках ряда организмов: бактерий, моллюсков, рептилий, рыб и птиц.

Еще одна гипотеза делает акцент на особых белках в сетчатке глаза – криптохромах, известных как регуляторы циркадных (внутренних биологических) ритмов. Под действием света синего спектра между структурными элементами этих белков происходит перераспределение зарядов с образованием устойчивой радикальной пары с неспаренными электронами. Такая конфигурация белка оказывается чувствительной к магнитному полю, так что клетка каким-то образом «узнает» о его значении в той или иной точке. Криптохромы были обнаружены у многих животных, включая мушек-дрозофил.

У перелетных птиц, похоже, работают оба механизма магниторецепции. Первый является своего рода «компасом», благодаря которому птицы, вероятно, способны буквально видеть магнитное поле и определять, в каком направлении расположен ближайший магнитный полюс. С помощью же клеток с магнетитом, расположенных в области клюва, они оценивают более тонкие изменения магнитного поля, на основе которых можно составить подробную «карту». В результате птицы прокладывают свои полетные маршруты на основе точных географических координат.

Морские черепахи и перелетные птицы используют для ориентации в пространстве, силовые линии магнитного поля Земли

Эксперименты на дрозофилах дали косвенные доказательства того, что и человек может в принципе «чувствовать» магнитные поля. Когда этих мушек с помощью методов генной инженерии заставили вместо собственного криптохрома производить белок, характерный для позвоночных животных, они стали воспринимать магнитное поле немногим хуже, чем раньше.

Но здесь есть одно «но»: люди магнитное поле в прямом смысле не видят. Подобная информация поступает в мозг животных через тройничный нерв, через который человек получает чувствительные сигналы, лежащие вне области сознательного восприятия (например, «служебные» сигналы от глазодвигательных мышц). Поэтому работа системы «магнитного чувства», которую мы могли унаследовать от животных, должна восприниматься нами практически неосознанно.

Учитывая эти данные и негативный опыт предыдущих исследований на людях, группа ученых из США и Японии провели эксперимент, в котором проверили реакцию человеческого мозга на изменения магнитного поля с помощью метода электроэнцефалографии. В эксперименте приняли участие 34 жителя Северного полушария. Испытуемых помещали в клетке Фарадея – устройстве для экранирования аппаратуры от внешних электромагнитных полей, внутри которой создавали искусственное магнитное поле, ориентацию которого меняли.

По словам участников эксперимента, они не чувствовали каких-либо изменений в своем состоянии. Но электроэнцефалограмма показала, что изменения магнитного поля сопровождались падением амплитуды альфа ритма мозга (с частотой колебаний 8–13 Гц). Такой ритм типичен для бодрствующего мозга в состоянии относительного покоя, а падение его амплитуды говорит о восприятии каких-то внешних сигналов. Этот эффект проявлялся у всех испытуемых по-разному, но отличался высокой воспроизводимостью при повторных измерениях, что может указывать на генетически обусловленную чувствительность индивидуумов.

При этом интенсивность реакции мозга зависела от направления вращения поля. Как предположили ученые, мозг может настраиваться на восприятие геомагнитных сигналов определенного уровня, характерных для конкретного региона. К примеру, подобная «настройка» есть у морских черепах, обитающих в Саргассовом море: если они случайно уплывают далеко от «дома», то какие-то изменения характеристик геомагнитного поля приводят к тому, что они резко меняют направление движения, стремясь возвратиться обратно. Возможно, реакции участников эксперимента были бы иными, если бы они проживали не в Северном, а в Южном полушарии.

Интересно, что в данном случае метод электроэнцефалографии был применен для изучения магниторецепции не впервые: результаты аналогичной работы были опубликованы еще в 2002 г., и они оказались отрицательными. Более удачливые экспериментаторы объясняют казус своих коллег недостаточной мощностью аналитических методов того времени. Что и доказали, безуспешно проанализировав нынешние данные с помощью «старых» методик.

Можно надеяться, что сегодняшний успех не является очередным «артефактом» вычислительных технологий, только уже со знаком «плюс». В любом случае его нужно подтвердить в дополнительных экспериментах, например, по исследованию влияния на мозг поля разной напряженности и т.п.

Остается неизвестным и сам механизм магниторецепции у человека. Предположение о «визуальном», криптохром-зависимом механизме ученые отвергают из-за обнаруженной способности мозга различать полярность магнитных полюсов. И хотя в эволюционно древних регионах мозга человека – стволе и мозжечке – были найдены частицы магнетита, у нас нет каких-либо специальных сенсорных структур, содержащих этот минерал, поэтому находка таких частиц может отражать лишь степень загрязнения окружающей среды.

Так что вопросов о магниторецепции у человека по-прежнему больше, чем ответов. И даже если наше слабое «чувство поля» есть – велик ли от него прок в современном мире, где есть карты, компасы и GPS? К тому же и пробиться сквозь изобилие окружающих нас антропогенных электромагнитных волн ему будет трудно – даже птицы сбиваются с пути во время магнитных бурь. Кстати, про магнитные бури: опять болит голова – не проверить ли геомагнитный прогноз? Чем черт не шутит…

Фото: https://uk.wikipedia.org, https://vimeo.com, https://www.flickr.com, https://www.nps.gov

Немецкие и японские ученые представили гибкий нанодатчик для человеческой кожи, позволяющий людям обрести «шестое чувство» и воспринимать на ощупь магнитные волны. Об устройстве сообщает журнал Nature Communications.

Магниторецепция (способность напрямую ощущать магнитное поле) помогает бактериям, насекомым и даже некоторым животным (птицам и акулам) использовать эти явления природы для ориентации и перемещения в пространстве. Чтобы наделить такой способностью человека, ученые из дрезденского Института исследований в области твердого тела и материаловедения имени Лейбница вместе со своими японскими коллегами разработали электронную кожу, реагирующую на статичные и динамичные магнитные поля.

Новые магниторезистивные датчики в толщину не превышают двух микронов, а весят всего три грамма (на квадратный метр кожи): они не пробивают даже мыльный пузырь. Устройства также отличаются гибкостью (радиус изгиба — меньше трех микрон). Их работоспособность не пострадает даже если смять их, как лист бумаги.

«Мы продемонстрировали датчики, пригодные для мягких роботов и медицинских имплантатов, а также придающие магнитную функциональность носимой на коже электронике. Сверхгибкие магнитные датчики представляют собой незаметное средство для ориентации в пространстве», — пишут ученые.

Ссылка