Данный вид рецепции в природе распространен среди мигрирующих, кочующих и подземных животных.
Наличие у многих животных специальных органов магниторецепции подтверждено исследованиями их морфологии и физиологии. Так, если хорошо обученным почтовым голубям на голову прикрепить небольшие постоянные магниты, то они становятся неспособными найти дорогу домой. Подобным образом вызывают нарушения миграционного поведения у перелетных птиц. Известно, что перелетные птицы, попав в район магнитных аномалий (Бермудский треугольник, Курская, Бразильская аномалии, Юг Англии), сбиваются с пути. По этой же причине киты совершают массовые самоубийства, выскакивая на сушу. Самоубийство китов привязано к одним и тем же местам — магнитным аномалиям Земли.
Мигрирующие животные используют магнитное поле для ориентации в морской пучине. Когда же они оказываются в зоне магнитных аномалий Земли, их штурманские навыки дают сбой и животные теряют ориентацию в пространстве.
На изменения магнитного поля Земли реагируют все без исключения животные организмы, включая человека. Однако чувствительность и механизм восприятия магнитных флуктуаций у разных животных различны. Так, человек, скорее всего, воспринимает изменения магнитного поля непосредственно клетками центральной нервной системы. Следствием этого является ухудшение самочувствия, головные боли, нарушения регуляции вегетативных функций.
Но у некоторых животных, использующих магнитное поле для ориентации в пространстве, имеется специализированный рецепторный аппарат, отвечающий за восприятие напряжения магнитного поля Земли. В составе тела животных обнаружены ткани с выраженными магнитными свойствами. Сюда отнесены некоторые структуры мозга (эпифиз, гипоталамус), материал решетчатой кости, а у некоторых животных дополнительно глазное дно.
Из этих структур выделены особые кристаллы, получившие название «магнетит». Кристаллы с магнитными свойствами заполняют решетку решетчатой кости. Они имеют правильную форму и размеры около 45 х 38 нм. Они имеют эндогенное происхождение, поскольку обнаруживают не только правильную форму, но и химическую, равно, как и пространственную однородность у всех живых организмов, подвергшихся анализу, — от магнитобактерий до кашалота.
Кристаллы магнетита подобно стрелке компаса меняют свое пространственное положение при изменении магнитного поля. Они взаимодействуют между собой посредством собственных микромагнитных полей. При изменении внешнего магнитного поля отдельные кристаллы в решетчатой кости поворачиваются подобно стрелке компаса, изменяя свое поле. В результате меняется и общее магнитное поле решетчатой кости. От решетки отходят свои нервные волокна. Другими словами, магнитная решетка способна выполнять функцию магниторецептора.
С другой стороны, магнитная решетка может быть использована как навигационная карта. Положение отдельного кристалла, напряжение его магнитного поля, как и суммарное напряжение магнитного поля решетки, формируются в процессе онтогенеза в условиях магнитного поля, характерного для данной местности. Когда взрослое животное попадает в незнакомую местность, напряжение магнитного поля решетки меняется, в результате чего животное испытывает дискомфортное состояние, из которого пытается выйти за счет активизации ориентировочно-исследовательского поведения. При продолжительных поисках животное оказывается в условиях, которые ему знакомы (известные ориентиры на местности) и возвращается домой, привязываясь к этим ориентирам. Таково возможное объяснение, казалось бы, невероятных случаев возвращения домой потерявшихся кошек (хоуминг). Пока это только гипотеза, требующая дополнительных комплексных экспериментальных подтверждений.
Удобным объектом при изучении магниторецепции признана домашняя кошка. Однако для проведения экспериментов на кошках от исследователя требуется изобретательность и своеобразное чутье. Дело в том, что заставить кошку делать то, что нужно экспериментатору, но вовсе не нужно самой кошке, чаще всего невозможно. На кошке не работает методика выработки условных рефлексов на положительное подкрепление. В то же время применение методов с отрицательным подкреплением (наказание) вызывает у кошки состояние стресса, в котором от нее трудно чего-либо добиться. Кошка не имеет такой привязанности ни к дому, ни к хозяину, как собака. Поэтому в экспериментальных условиях у кошки не возникает таких мотиваций возвращения домой, как у собак. Хоуминг не является видотипичным признаком кошки, хоть ее и называют «домашней» кошкой. Когда кошек выпускали в незнакомой местности на далеком расстоянии от дома, лишь единицы предпринимали попытки сориентироваться на местности с целью возвращения домой. Подавляющее большинство животных направляли свою ориентировочно-исследовательскую реакцию на поиски нового жилища и ближайших кормовых ресурсов. Тем не менее, существуют и экспериментальные доказательства того, что кошки используют магнитное поле Земли при ориентировании на незнакомой местности.
Шведские исследователи поведения кошек вывозили животных в разных направлениях от дома, используя самолет. Было установлено, что в радиусе до 300 км кошки, попав в незнакомую местность, начинали движение в сторону своего дома, выбирая при этом кратчайший путь. Кошки принимали оптимальное решение лишь тогда, когда в поле их зрения в незнакомой обстановке оставался хотя бы один знакомый им ориентир (вершина горы, башня ретранслятора, заводская труба).
Ученые Кильского университета Германии вывозили несколько домашних кошек из города по специально запутанному маршруту в сельскую местность. На открытом поле заранее строили большой крытый радиальный лабиринт с 24 коридорами, расходящимися от центра в разные стороны под углом 15° друг к другу. Кошек выпускали в центральную часть темного лабиринта, из которого они могли выбраться по любому коридору. В результате большинство кошек выбирали тот коридор, который был направлен в сторону их дома. В условиях данного опыта животные не могли ориентироваться при помощи зрения, обоняния или слуха. Единственным доступным способом ориентации в данной ситуации для них было использование магнитного поля Земли.
Американские этологи, не в полной мере доверяя своим немецким коллегам, решили повторить данный эксперимент. Исследователи несколько изменили условия опыта. Отловив необходимое количество животных в городе, экспериментаторы подвергли кошек общему наркозу, а затем в состоянии глубокого сна вывезли их по запутанному маршруту в сельскую местность. После того, как кошки вышли из наркотического состояния, их выпустили в крытый лабиринт, аналогичный тому, что использовали немецкие ученые.
Результаты опыта совпали с результатами опыта ученых из Кильского университета. Большинство кошек вернулись домой, выбрав при этом наиболее оптимальное направление движения. Следует заметить, что неверные решения были приняты только молодыми неопытными животными. В целом же количество навигационных ошибок у кошек возрастало по мере удаления от дома начиная с 12-километровой отметки.
Подтверждением того, что именно магниторецепция лежала в основе выбора направления движения кошек в сторону своего дома, послужил другой эксперимент. Кошки с магнитным ошейником выбирали направление движения в темном лабиринте коридоры бессистемно, т. е. методом проб и ошибок. Таким образом, было доказано, что именно магниторецепция определяет успех навигации кошек вдали от дома на незнакомой местности.
Существует достаточно оснований для того, чтобы утверждать, что кошки и другие животные узнают о приближении ненастья, используя механизм электромагнитной сенсорики. За несколько дней до резкого изменения погоды физические приборы фиксируют локальные изменения напряжения магнитного и электрического поля Земли. Эти изменения возникают вследствие перемещения и трения больших воздушных и водных масс в центре зарождения, например, урагана. Изменения электромагнитного поля происходят намного быстрее движения воздушных масс.
Изменения напряжения магнитного поля Земли происходит и перед природными катаклизмами — землетрясениями и извержениями вулканов.
Поэтому животные с высокой электромагнитной чувствительностью узнают об их формировании заранее. Дикие животные при этом могут вести себя двояко: либо прячутся в укрытиях, либо повышают пищедобывающую активность. Так, чайки перед штормом никогда не садятся на воду, даже, если на море штиль. Они располагаются на выступающих из воды скалах или на берегу. Если же чайки садятся на воду во время шторма, то это означает лишь одно — ненастье уходит.
Многие рыбы (например, уклея, язь, сом, угорь) перед бурей повышают свою активность. Уклея собирается у поверхности водоема и жадно набрасывается на падающих в воду комаров, мух и других насекомых, которые перед ненастьем опускаются к земле и поверхности водоемов. Поднимаются к поверхности перед затяжными дождями и сомы. В Японии угрей держат в аквариуме и по их поведению (беспокоятся, поднимаются к поверхности) судят о приближении цунами или землетрясения. Эти катаклизмы сопровождаются сильными возмущениями магнитного поля Земли, которые воспринимаются рыбами.