Физика в мире животных: морские черепахи и их «компас»
Морские черепахи могут проплывать сотни и даже тысячи километров в поисках пищи. Но когда приходит время откладывать яйца, они безошибочно возвращаются именно на тот пляж, где сами появились на свет. Этот факт известен многие сотни лет, но только недавно его удалось объяснить. Морские черепахи (лат. Cheloniidae) — семейство черепах из надсемейства Chelonioidea. В это семейство входят крупные морские и океанические черепахи, которые обладают обтекаемым сердцевидным или овальным панцирем, покрытым роговыми щитками, и невтягивающимися конечностями-ластами.
Большинство видов морских черепах живут вплоть до 80 лет. Половозрелость наступает в 30 лет. В это время самки и самцы черепах возвращаются на пляжи, где появились на свет сами. Самки откладывают около 150–200 яиц в песок, не слишком далеко от воды. Морские черепахи известны тем, что способны вернуться на родной пляж и через многие десятки лет после рождения. Выделяется здесь оливковая морская черепаха. Представители ее вида массово возвращаются на несколько пляжей, где и откладывают почти в один день сотни тысяч или даже миллионы яиц. Черепаха вида атлантическая ридлея и вовсе размножается на единственном пляже мира, который находится в Мексике.
Атлантическая ридлея (Lepidochelys kempii) — вид черепах рода ридлеи, особи которого являются самыми маленькими и одновременно самыми быстрорастущими из всего семейства морских черепах. Обитают в Мексиканском заливе и юго-западной части Флориды. Вид занесен в красную книгу МСОП и находится под угрозой вымирания.
Каким образом эти животные ориентируются в пространстве? Как оказалось, у черепах есть органы чувств, которые позволяют им ощущать магнитное поле Земли и фиксировать его конфигурацию в родных местах. В дальнейшем черепахи возвращаются по этим своеобразным «снимкам» магнитного поля. Эти животные относятся к тем немногим видам живых существ, которые способны чувствовать магнитное поле Земли, используя для каких-то своих нужд. Кроме черепах на это способны многие перелетные птицы, некоторые виды рыб, несколько видов насекомых и бактерии.
Предположение о том, что черепахи могут использовать геомагнитное поле для навигации, высказывали разные ученые в разное время. Профессор Кеннет Ломанн (Kenneth Lohmann) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл решил проверить, так ли это на самом деле. Проблема была в том, что специалисты просто не знали, какой орган у черепах мог выполнять роль компаса.
«Морские черепахи проплывают многие тысячи миль для того, чтобы вернуться на берег, где они когда-то вылупились из яйца. Мы долгое время не понимали, как они находят путь обратно. Мы решили проверить, какую роль в этом процессе играет магнитное поле Земли», — говорит Рождер Бразерс (Roger Brothers) из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл.
К счастью, у специалистов по морской фауне есть результаты многолетних данных по наблюдению за морскими черепахами. В частности, около 20 лет ученые наблюдали за перемещением морских черепах вида Caretta caretta, откладывающих яйца на восточном побережье Флориды. Эти данные ученые решили сравнить с информацией о магнитном поле Земли за то же время.
Дело в том, что магнитное поле Земли время от времени меняет свою конфигурацию. Использовав данные о динамике магнитного поля в определенных регионах планеты, ученые попробовали предсказать изменение поведения черепах. Как оказалось, если магнитные метки смещаются, то изменяется и плотность кладок. Если метки находятся ближе, плотность кладок возрастет, если дальше — снижается.
«Вероятно, возвращение на свой пляж для кладки яиц можно назвать оптимальным решением. Условия здесь оптимальны», — говорится в заявлении ученых.
Кеннет Ломанн смог также доказать, что не только взрослые особи, но и маленькие черепашата умеют анализировать геомагнитную информацию. Дело в том, что черепашата после того, как попадают в воду, должны проделать длительное путешествие. Им нужно попасть в течение, которое омывает Саргассово море. Здесь молодые особи проводят первые годы своей жизни. Если черепашонок ошибется, и поплывет не туда, его может унести в холодные воды, где жить морская черепаха не может. Также они могут быть подхвачены и течением, которое унесет их на юг, где условия жизни тоже не оптимальны. Поэтому для молодых черепах жизненно необходимо уметь ориентироваться.
Для того, чтобы показать умение черепашат использовать геомагнитную информацию, их помещали в бассейн, на который оказывала влияние установка, воспроизводившая линии магнитного поля. Эта установка позволяла формировать различную конфигурацию магнитного поля. Если линии магнитного поля показывали уклонение на север, черепашата плыли на юг. Если конфигурация магнитного поля была обратной — молодые черепахи плыли на север. По мнению специалистов, это является доказательством того, что при длительных путешествиях черепахи с рождения умеют работать с геомагнитными данными.
Конечно, опасность для черепах заключается не только в выборе неправильного пути. На яйца черепах и черепашат охотятся крабы, койоты, чайки и многие другие виды животных, не говоря уже о человеке. На черепах разного возраста также охотятся птицы, акулы и люди. Правда, основное влияние на снижение популяции морских черепах оказывают все же не животные, а люди.
