Kompas z gwoździa - postscriptum - Wydawnictwo Nowa Era

Bardzo, ale to naprawdę bardzo uważni Czytelnicy mojego artykułu o kompasie z gwoździa i pionowej składowej pola magnetycznego mogli zauważyć, że w bibliografii umieściłem ni stąd, ni zowąd podręcznik fizjologii kręgowców, którego autorem jest Knut Schmidt-Nielsen. To wspaniała książka, z którą zapoznać się powinien (niekoniecznie czytając od deski do deski!) każdy nauczyciel fizyki. O ile bowiem 50 lat temu dziedziną wiedzy obecną na pierwszych stronach gazet była fizyka, o tyle dziś jest nią biologia – klonowanie, modyfikacje genetyczne, ekologia... Chcąc zachęcić uczniów do fizyki, powinniśmy pokazywać związki fizyki z biologią. I nie będzie to czcza propaganda – kilkoro spośród moich znajomych doktorów fizyki pracuje naukowo w instytutach biologii.
Podręcznik Schmidta-Nielsena pokazuje mnóstwo przykładów zastosowania fizyki, także tej z poziomu gimnazjum, w naukach biologicznych. Szczególnie warte polecenia są rozdziały o zjawiskach cieplnych oraz o narządach zmysłów.
Z wielu takich przykładów skorzystaliśmy, pisząc książki serii To jest fizyka. Także w artykule o kompasie miały się znaleźć informacje z pogranicza biologii i fizyki. Tyle że w ostatniej chwili stwierdziłem, że muszę się upewnić co do niektórych faktów, i biologię zostawiłem na później. Ale co sie odwlecze, to nie uciecze.

Bakterie z kompasami
Okazuje się, że pionową składową pola magnetycznego wykorzystują pewne bakterie beztlenowe żyjące w oceanie. Dla tych organizmów tlen jest trucizną, muszą więc chronić się przed wypłynięciem na powierzchnię. Jak wiele innych bakterii, poruszają się dzięki ruchom swoich wici. Aby jednak poruszały się we właściwą stronę, używają „kompasów”.
Nie należy jednak w żadnym wypadku sądzić, że bakterie mają „zmysł magnetyczny”, który pozwala im „wiedzieć”, gdzie powinny płynąć. Zawarty w ich ciele magnes po prostu mechanicznie ustawia je przodem w kierunku magnetycznej północy, co oznacza także „w dół”. Gdy bakterie sę martwe, magnes działa tak samo.
A na półkuli południowej? Tam „w dół” oznacza dla bakterii „na południe”. I rzeczywiście, bakterie z mórz półkuli południowej płyną „na południe”. Tylko w pobliżu równika taka nawigacja nie jest możliwa. Na równiku także Ahab nie mógłby zbudować swojego kompasu. I tyle miałbym Państwu do powiedzenia na temat tych ciekawych bakterii, gdybym nie szukał w literaturze wyjaśnienia kilku szczegółów. Przy tej okazji znalazłem całkiem niedawno wydany artykuł.
Otóż odkryto na półkuli północnej bakterie magnetyczne płynące na południe. I całe piękne wyjaśnienie nawigacji magnetycznej wzięło w łeb... Ale czekamy na nowe odkrycia. Na temat bakterii magnetycznych ukazuje się co roku kilkaset artykułów naukowych.

Zmysł magnetyczny
Pionową składową pola magnetycznego wykorzystują również niektóre ptaki, jednak już na zasadzie dodatkowego zmysłu, który pozwala im wyznaczać szerokość geograficzną. Jak się domyślamy, nie mierzą jej w stopniach, ale instynkt mówi im właśnie na podstawie „pomiaru” tej składowej, czy znalazły się dostatecznie daleko na południu.
Ptaki wykorzystują także – jak ludzie – poziomą składową pola magnetycznego, aby nie zgubić się w swoich dalekich podróżach. Tylko że my musieliśmy kompas wynaleźć, ptaki mają go zaś – dosłownie – w głowie.
Zaobserwowano, że np. rudzik w klatce jesienią zaczyna się niepokoić i zwraca się w stronę świata, w którą odleciałby do ciepłych krajów. Ale gdy umieścimy go w stalowym zamkniętym pudle, nie wie, gdzie się skierować – przez stal nie przenika ziemskie pole magnetyczne.
Ciekawe, że w mózgu człowieka także znaleziono namagnesowane ziarna związków żelaza. A przecież nikt z nas nie wyczuwa pola magnetycznego. Czy jest to jakaś pozostałość ewolucyjna? Zmysł, którym można by się nauczyć posługiwać? A może fizyczna podstawa nadzwyczajnych zdolności, które podobno mają niektóre osoby? Ta ostatnia możliwość jest bardzo nęcąca, ale do tej pory żadne badania jej nie potwierdziły.

1. Knut Schmidt-Nielsen, Fizjologia zwierząt: Przystosowanie do środowiska, PWN, Warszawa 1997
2. R. Blakemore, Magnetotactic Bacteria, Science, 24 Oct. 1975, Vol. 190, pp. 377–379.
3. S. L. Simmons et al.: South Seeking Magnetotactic Bacteria in the Northern Hemisphere, Science, 20 Jan. 2006, Vol. 311, No. 5759, pp. 371–374.
--------------------
Marcin Braun jest współautorem nowej serii do nauczania fizyki w gimnazjum pt. To jest fizyka.