Где у тюленя компас?

18.01.2021

Источник: ТАСС, 18.01.2021, Эльвира Серга

Мурманские ученые узнали, что ластоногие распознают магнитное поле

Это уникальное открытие сделали ученые Мурманского морского биологического института в результате серии экспериментальных исследований, проведенных с период с 2015 по 2020 год. Дальше они намерены выяснить, способны ли тюлени, как птицы, ориентироваться по "магнитной карте" Земли

Вначале была Соня

— А почему именно Соня? — спрашиваю у научного сотрудника лаборатории биотехнических систем ММБИ Андрея Яковлева. Именно он взялся проверить, способны ли тюлени чувствовать электромагнитное поле и распознавать объекты, излучающие его.

— Соня у нас опытная, очень хорошо выполняет выбор объекта по заданным характеристикам, очень дисциплинированная — отличница! — отвечает ученый. — Лучше нее, пожалуй, только Вета, но она тяжелее на 50 кг, ее было бы тяжелее транспортировать.

Соня и Вета, а еще Бузя и Змей — серые тюлени. Всех их ученые в 2005 году забрали еще щенками около Айновых островов на побережье Баренцева моря и отправили в "школу для ластоногих" — так и началось сотрудничество диких хищных животных с человеком. За 15 лет "малыши" многому научились, и им доверили участие в эксперименте.

— Все наши питомцы совершенно спокойно переносят дорогу в специальном контейнере. На лодке мы привезли его к вольеру, установили вплотную к калитке, Соня зашла внутрь, на этой же лодке ее доставили на берег, где очень много сильных мужчин перенесли ценный груз общим весом около 200 кг в машину и отвезли из ЗАТО Александровск в Мурманск, в бассейн Полярного геофизического института (ПГИ). Там вместе с коллегами мы и приступили к эксперименту. Это было в 2015 году, самое начало исследований, — рассказывает Андрей.

По сути, это не просто бассейн, а целый биофизический исследовательский комплекс с чашей, аппаратной и подсобными помещениями. Им пользуются оба института, тем более когда тема исследований охватывает и биологию, и физику. В нашем случае тема исследований звучала так: "Изучение влияния искусственного магнитного поля на водные биологические объекты".

— Искусственное магнитное поле генерировалось с помощью экспериментального источника магнитного поля, разработанного сотрудниками ПГИ, с напряженностью поля синусоидальной формы, превышающей напряженность геомагнитного поля, — сообщает детали биолог.

Для работы с тюленем центральную часть бассейна оснастили деревянным помостом, расположили его на уровне среза воды.

(jpg, 504 Kб)

Бузя

— Мы пытались выяснить, что изменится в поведении. Основной характеристикой, такой реперной точкой, была двигательная активность. Тюлень обычно может лежать на помосте, может плавать по кругу или по другой траектории в бассейне, может просто зависать в толще воды или с поднятой над водой головой, может лежать на дне. И вот как раз по количеству актов всплытия-погружения мы выясняли, насколько тюлень активен, и потом сравнивали данные — когда было воздействие и когда его не было, — объясняет ученый.

Результаты на первом этапе получились не совсем однозначные — поведение тюленя менялось, но эффекты в зависимости от частоты электромагнитного поля, которое генерировалось, и от длительности его воздействия были разными: от пассивности до повышенной активности.

Спустя год к эксперименту подключили еще одного тюленя — Бузю, провели еще серию наблюдений. А летом 2020 года, уже на аквакомплексе в ЗАТО Александровск, в вольерах, которые оборудованы в акватории Баренцева моря, приступили ко второму этапу исследований — изучению магниторецепции (это возможность ощущать магнитное поле и способность ориентироваться по нему, определять направление движения и местоположение на местности).

Этот эксперимент проводили с использованием так называемых колец Гельмгольца — системы гидроизолированных колец, между которых с помощью специального оборудования создается равномерное однородное электромагнитное поле большой интенсивности, в полтора-два раза превышающее индукцию геомагнитного поля Земли.

(jpg, 337 Kб)

Экспериментальный стенд с тремя парами колец Гельмгольца

— Электромагнитное поле создавали в одном из объектов поочередно, фиксировали выбор тюленем одного из трех колец. Правильным считался выбор, когда животное мордой касалось цели внутри системы колец, где в данный момент генерировалось магнитное поле. На этот раз участие в эксперименте принимали Соня, Вета и Змей. Со временем они начали идентифицировать объекты. Теперь мы с уверенностью можем сказать, что серый тюлень способен чувствовать магнитные поля, — скромно отмечает Андрей Яковлев.

А между тем он стал первым ученым, который сделал такое научное открытие у ластногих. Теперь, говорит Яковлев, нужно узнать, применяют ли тюлени эту свою особенность в дикой природе для ориентирования при миграции и где у тюленя может быть спрятан навигационный "компас".

— Сейчас обрабатываю данные по теме магниторецепции — надо выяснить механизмы срабатывания. Магниторецепция, или, проще — способность воспринимать магнитные поля, достоверно доказана у птиц, насекомых и бактерий. Это проявляется в том, что они в период миграций никогда не сбиваются с курса: птицы четко знают, куда лететь на зимовку и как возвращаться обратно, пчелы, например, легко находят путь от улья до гречишного поля и потом назад. Но ведь и тюлени тоже совершают миграции, и, когда всплывают над водой в открытом море, без визуальных ориентиров, наблюдая вокруг только воду, они в итоге все равно попадают туда, куда им нужно, — допустим, к местам щенки или лежки, — рассуждает биолог.

Так где же может прятаться "компас"?

— А вот это до сих пор загадка! — вступает в разговор коллега Андрея Яковлева, заместитель директора ММБИ, кандидат биологических наук Дмитрий Ишкулов. — Проблема с органами магнитной рецепции в науке стоит очень остро. Мы до сих пор не знаем, где они расположены. Мы знаем, что глаза отвечают за зрение, уши — за слух, а где орган, который отвечает за магнитную рецепцию?

По словам Ишкулова, на данный момент существует несколько теорий. Одна из них состоит в том, что в живом организме есть содержащие железо заряженные частицы, к примеру, элементы крови, а железо может изменять свое положение в пространстве соответственно направлению линий магнитного поля.

(jpg, 316 Kб)

— Допустим, имеются научно доказанные факты, что есть магнитная рецепция у бактерий. Но ведь у бактерий нет мозга! — говорит Дмитрий. — У них есть органеллы (постоянные компоненты клетки, жизненно необходимые для ее существования — прим. ТАСС) — в которых содержатся полярные молекулы. Они способны под воздействием электромагнитного поля изменять свое положение в пространстве. Есть предположения, что существуют все-таки какие-то органы, которые до сих пор еще не найдены. Если говорить, что за восприятие магнитного поля отвечают какие-то области мозга, то, скорее всего, они могут отвечать за анализ полученной информации, а вот откуда она поступает и какая часть живого организма отвечает за восприятие магнитного поля — это еще очень-очень большой вопрос!

Красный, синий. Голубой? Зачем тюленей учат различать цвета

Факт, что тюлени различают цвета, научно достоверно доказан. Долгое время считалось, что все млекопитающие, кроме человека и высших приматов, в том числе и тюлени, видят мир "обесцвеченным" — то есть в серых тонах и могут распознавать только оттенки серого. Но ученым ММБИ удалось доказать обратное.

— Несколько лет назад была проведена серия экспериментов по цветовосприятию у серых тюленей. Так вот в ходе наших экспериментов показано, что конкретно серый тюлень прекрасно различает не только градации серого, но и красный, синий и зеленый цвета. При этом, что интересно при работе именно с тюленями, у них очень развита высшая нервная деятельность, и они хорошо обучаемы, у них можно развить условный рефлекс, — рассказывает Дмитрий Ишкулов.

У тренера в вольере целый набор разноцветных игрушек: кегля, кубик, шарик, утюжок и утенок. К ним прилагается набор табличек, окрашенных в такие же цвета (красный, синий и зеленый). Они закреплены у мостков в вольере так, чтобы тюлень мог спокойно подойти к ним и дотронуться носом. Воспитанникам "школы ластоногих" показывают, к примеру, красного утенка, и они спустя несколько тренировок безошибочно указывают на красную табличку. Показывают зеленый утюжок — подходят к зеленой, синюю кеглю — плывут к синей. А вот различит ли тюлень другие цвета спектра?

(jpg, 375 Kб)

Исследование цветового зрения

— Был и такой эксперимент: мы напечатали пять таблиц с пятью разными цветами, затем эти цвета обесцветили в фотошопе и напечатали такой вариант, а потом проверили реакцию наших питомцев. Оказалось, что тюлени спокойно отличают цветную табличку от черно-белой, — делится результатами опыта еще один научный сотрудник лаборатории Мирон Пахомов — именно он отвечал за работу по цветовосприятию.

Спрашиваю: зачем ученым это знать и где могут пригодиться такие знания? В ответ слышу: "Как где? На службе!"

— Идея о том, что ластоногие могут использоваться как служебные животные, — вполне прогрессивна. И понимание того, что они могут различать цвета, именно в служебных целях очень актуально. Это принцип поиска заданных объектов под водой определенным образом, — поясняет Дмитрий Ишкулов. — Если взять ту же инспекцию подводных трубопроводов — по разнице цвета можно определить, есть ли повреждение, и установить метку. У нас есть эксперименты, когда животное определяет, например, свищ в трубе и выставляет в качестве метки небольшой буек, чтобы потом туда спустилась техника и водолазы. При работах с водолазами тюлень может определять "свой — чужой", в зависимости от того, какого цвета костюм на человеке.

По заключению ученых, такие свойства тюленей могут успешно применяться и у спасателей, и у военных.

Служебный тюлень лучше собаки

"Ластоногий спецназ", "арктические войска особого назначения", "млекопитающие-диверсанты" — как только не писали о заполярной школе для ластоногих, которая появилась на Кольском полуострове еще в 1984 году, в отдаленном прибрежном поселке Дальние Зеленцы при участии академика Геннадия Матишова. Тогда он был директором Мурманского морского биологического института и создал базу, где искали методы использования морских млекопитающих для обеспечения безопасности морских сооружений и подводных операций. С тех пор многое поменялось и в самой школе, и в стране, но так или иначе это уникальное "учебное заведение" до сих пор действует и все так же окутано тайной. Посторонних на экспериментальные полигоны не пускают.

— Когда впервые возникла необходимость заняться работами с морскими животными, это было связано с Министерством обороны СССР, и тогда были впервые построены вольеры, отловлены и привезены животные, сформировался коллектив ученых. Были разные периоды, когда исследования шли менее интенсивно (90-е годы), более интенсивно. Это зависело от состояния экономики страны и от потребностей Министерства обороны и, соответственно, от тех научно-исследовательских задач в теме госзаказа, что мы решали, будучи в составе РАН, потом Федерального агентства по науке и сейчас в составе Министерства образования и науки. Что изменилось коренным образом — это то, что сейчас мы в основном решаем задачи с госзаданием, связанные с исследовательскими работами именно Министерства образования и науки России, — рассказывает нынешний директор ММБИ, профессор, доктор биологических наук Павел Макаревич.

(jpg, 369 Kб)

Транспортировочный ящик с тюленем на лодке

Научной группе базы в разные годы довелось поработать с разными морскими млекопитающими, исследователи пробовали "подружиться" с сивучами, белухами, дельфинами, но остановились именно на арктических серых тюленях. Говорят, тюлень — очень умное животное и хорошо ладит с человеком.

— В конечном итоге мы сосредоточились на том, что мы не служебный питомник, мы не воспитываем ищеек, мы разрабатываем методики — как этих ищеек нужно учить, — подхватывает разговор Дмитрий Ишкулов. — У нас собрана уникальная база научных данных: от рекомендаций, из какого дерева и какими гвоздями построить вольер, как научить тюлененка есть твердую пищу, если мама уже оставила его, и как тренер должен работать с конкретным животным в зависимости от его индивидуальных особенностей, как различать их.

С другими служебными животными, например собаками, тюленя даже сравнивать нельзя, говорят ученые. Он не лучше и не хуже, это особенный вид. Собаку погладили — ей приятно, она виляет хвостом, тюленю же это безразлично, ему главное — рыба!

Умные, добрые, но меркантильные

— Тюлень — это не кошка, не собака, не хомяк, не попугайчик. Тюлень — это дикое животное, которое не одомашнено. И человек для него — это прежде всего источник пищи. Оно хочет кушать — человек дает рыбу, отношения исключительно меркантильные, — смеется завлабораторией биотехнических систем ММБИ Александр Зайцев. — Чистый бизнес: ты мне рыбу, я тебе делаю, не даешь — ничего делать не буду. И вся работа построена именно на этом.

Александр за 13 лет работы в институте успел отлично выучить характер и повадки серых тюленей. Говорит, их легко различить по темпераменту, среди них так же попадаются и буйные, и гиперактивные, и тихони.

— Да, — подтверждает Дмитрий Ишкулов, — например, для исследования подводных коммуникаций — там все время одна и та же задача: тюлень с видеокамерой, с освещением проплывает из точки А в точку В и ведет подводную съемку, с тем чтобы понять, что там ничего не сломалось, — для таких задач лучше подходят флегматики. Для того чтобы разыскать под водой и принести какой-то предмет — лучше подойдет холерик.

(jpg, 308 Kб)

А есть, по словам ученых, и обидчивые "трудоголики". Например, Соня прохода тренеру не дает, если он долго работает не с ней, а с другим тюленем: караулит и хватает за пятки.

— Все знают уже эту особенность Сони и стараются ходить вдоль вольеров бочком, когда тренируют ее собратьев. Ревнивица! — говорит Александр. — Но потом, когда тренировки возобновляются, Соня опять ведет себя мило и прилежно.

А еще, рассказал ученый, тюлени могут хвастаться — ну прямо как люди. Не раз бывало, когда с животными работают на открытой воде, — нырнет тюлень, поймает треску огромную и потом всплывает и показывает ее тренеру: мол, видишь, как я могу! И таких историй из практики у сотрудников лаборатории хоть отбавляй. Но одно приключение с воспитанницей экспериментальной базы достойно отдельной главы…

Откуда взялся Тим, или Стенка вольера любви не помеха

— Нельзя сказать, что это первый случай в мире, но он не лишен уникальности, — рассказывает Александр Зайцев. — Дело в том, что у нас животные находятся в естественных условиях. Они, по сути, живут в море круглый год под влиянием естественных природных и погодных условий, просто кормят их люди. Единственное ограничение — это ограничение в перемещении.

Как объяснил мой собеседник, стенка вольера — это сетка с размером ячеи несколько сантиметров, поэтому животные не могут добровольно уйти, но человеку не всегда известно, что происходит на глубине. А там, как выяснилось, могут бурлить страсти.

— В какой-то момент мы вдруг поняли, что наша Бузя ведет себя не так, как обычно. Стали внимательно наблюдать и поняли, что она ждет пополнения, — продолжает Александр. — Но в нашей команде ластоногих всего один самец — Фес, и он точно не контактировал с ней. Через несколько месяцев на свет в нашем питомнике появился детеныш. Получается, что его папой стал дикий самец. Назвали малыша Тим.

(jpg, 570 Kб)

Мирон Пахомов и Тим

Краснокнижный серый тюлененок Тим родился как раз под Новый год, в декабре 2019 года, но предавать огласке этот факт ученые не спешили, опасались "спугнуть удачу". Прошел год, и теперь можно смело говорить, что это первый случай в России, когда в условиях неволи появился на свет щенок атлантического подвида серого тюленя, вырос, окреп и уже многому научился.

— Малыш прекрасно ест, уже умеет различать звук и реагирует на команды тренера, он его слышит и понимает, учится различать цвета. Уникальность нашего случая в том, что мы смогли проследить успешный случай, когда щенок родился в условиях, максимально приближенных к естественным, в той же температурной среде, при тех же погодных условиях. Но при этом мы смогли наблюдать за ним весь этот период, пока он рос, — не без гордости говорит Александр.

Теперь вместе с Тимом в мурманской "школе ластоногих" девять учеников. Росприроднадзор выдал ему официальное "свидетельство о рождении".

 

 

 



©РАН 2021