Daar is vrae wat ons gevra het of probeer beantwoord het: hoekom is die lug blou, hoeveel sterre is daar in die lug, wie is sterker – 'n withaai of 'n moordwalvis, ens. En daar is vrae wat ons nie gevra het nie, maar dit maak die antwoord nie minder interessant nie. Sulke vrae sluit die volgende in: wat so belangrik het wetenskaplikes van Lund (Swede), Witwatersrand (Suid-Afrika), Stockholm (Swede) en Würzburg (Duitsland) universiteite gekombineer? Dit is waarskynlik iets baie belangrik, baie kompleks en ongelooflik nuttig. Wel, dit is moeilik om met sekerheid hieroor te sê, maar dit is beslis baie interessant, naamlik hoe miskruiers in die ruimte navigeer. Met die eerste oogopslag is alles hier onbenullig, maar ons wêreld is vol dinge wat nie so eenvoudig is soos dit lyk nie, en miskruiers is 'n bewys hiervan. So, wat is so uniek aan die miskruier se navigasiestelsel, hoe het wetenskaplikes dit getoets, en wat het mededinging daarmee te doen? Ons sal antwoorde op hierdie en ander vrae vind in die verslag van die navorsingsgroep. Gaan.
protagonis
Eerstens is dit die moeite werd om die hoofkarakter van hierdie studie te leer ken. Hy is sterk, hardwerkend, aanhoudend, aantreklik en omgee. Dit is 'n miskruier uit die superfamilie Scarabaeidae.
Miskruiers het hul nie baie aantreklike naam gekry vanweë hul gastronomiese voorkeure nie. Aan die een kant is dit 'n bietjie grof, maar vir die miskruier is dit 'n uitstekende bron van voedingstowwe, en daarom het die meeste spesies van hierdie familie nie ander bronne van voedsel of selfs water nodig nie. Die enigste uitsondering is die spesie Deltochilum valgum, wie se verteenwoordigers daarvan hou om aan duisendpote te smul.
Die voorkoms van miskruiers is die afguns van die meeste ander lewende wesens, aangesien hulle op alle vastelande behalwe Antarktika woon. Die habitat wissel van koel woude tot warm woestyne. Dit is duidelik dat dit makliker is om groot konsentrasies miskruiers in dierehabitatte te vind wat "fabrieke" is vir die produksie van hul kos. Miskruiers verkies om kos vir die toekoms te stoor.
’n Kort video oor miskruiers en die kompleksiteite van hul lewenswyse (BBC, David Attenborough).
Verskillende spesies kewers het hul eie gedragsaanpassingseienskappe. Sommige vorm balle mis wat van die versamelplek af gerol word en in 'n gat begrawe word. Ander grawe tonnels ondergronds en vul dit met kos. En nog ander, wat die gesegde oor Mohammed en hartseer ken, leef bloot in hope mis.
Voedselvoorrade is belangrik vir die kewer, maar nie soseer vir redes van selfbehoud nie, maar om redes vir die versorging van toekomstige nageslag. Die feit is dat miskruierlarwes woon in wat hul ouer vroeër versamel het. En hoe meer mis, dit wil sê kos vir die larwes, hoe groter is die kans dat hulle sal oorleef.
Ek het op hierdie formulering afgekom in die proses om inligting in te samel, en dit klink nie baie goed nie, veral die laaste deel:... Mannetjies veg vir wyfies, rus hul voete teen die mure van die tonnel en stoot hul teenstander met horingagtige uitgroeisels ... Sommige mannetjies het nie horings nie en neem dus nie deel aan 'n geveg nie, maar het groter gonades en wag die wyfie in die volgende tonnel ...
Wel, kom ons beweeg van die lirieke direk na die navorsing self.
Soos ek vroeër genoem het, vorm sommige soorte miskruiers balle en rol dit in 'n reguit lyn, ongeag die kwaliteit of moeilikheidsgraad van die gekose roete, in 'n stoorgat. Dit is hierdie gedrag van hierdie kewers waarmee ons die meeste vertroud is danksy talle dokumentêre programme. Ons weet ook dat miskruiers, benewens krag (sommige spesies kan 1000 keer hul eie gewig optel), gastronomiese voorkeure en sorg vir hul nageslag, uitstekende ruimtelike oriëntasie het. Boonop is hulle die enigste insekte wat snags met behulp van die sterre kan navigeer.
In Suid-Afrika (die ligging van die waarnemings) vorm 'n miskruier, wat "prooi" gevind het, 'n bal en begin dit in 'n reguit lyn in 'n ewekansige rigting rol, veral weg van mededingers wat nie sal huiwer om weg te neem nie. die kos wat dit verkry het. Daarom, vir 'n ontsnapping om effektief te wees, moet jy heeltyd in dieselfde rigting beweeg, sonder om van koers af te gaan.
Die son is die hoofverwysingspunt, soos ons reeds weet, maar dit is nie die betroubaarste nie. Die hoogte van die son verander deur die dag, wat die akkuraatheid van oriëntasie verminder. Hoekom begin die kewers nie in sirkels hardloop nie, raak verward in die rigting en kyk elke 2 minute die kaart na? Dit is logies om aan te neem dat die son nie die enigste bron van inligting vir oriëntasie in die ruimte is nie. En toe het wetenskaplikes voorgestel dat die tweede verwysingspunt vir kewers die wind is, of eerder sy rigting. Dit is nie 'n unieke kenmerk nie, aangesien miere en selfs kakkerlakke wind kan gebruik om hul pad te vind.
In hul werk het die wetenskaplikes besluit om te toets hoe miskruiers hierdie multimodale sensoriese inligting gebruik, wanneer hulle verkies om volgens die son te navigeer en wanneer volgens die rigting van die wind, en of hulle albei opsies gelyktydig gebruik. Waarnemings en metings is gedoen in die proefpersone se natuurlike omgewing, sowel as in gesimuleerde, beheerde laboratoriumtoestande.
Navorsingsresultate
In hierdie studie is die rol van die hoofonderwerp deur 'n kewer van die spesie gespeel Scarabaeus lamarcki, en waarnemings in die natuurlike omgewing is uitgevoer op die grondgebied van die Stonehenge-plaas, naby Johannesburg (Suid-Afrika).
Beeld nr. 1: veranderinge in windspoed gedurende die dag (А), veranderinge in windrigting gedurende die dag (В).
Voorlopige metings van windspoed en rigting is uitgevoer. Snags was die spoed die laagste (<0,5 m/s), maar het nader aan dagbreek toegeneem en 'n daaglikse piek (3 m/s) bereik tussen 11:00 en 13:00 (sonhoogte ~70°).
Die spoedwaardes is opmerklik omdat dit die drempel van 0,15 m/s oorskry wat nodig is vir menotaktiese oriëntasie van miskruiers. In hierdie geval val die piekwindspoed op die tyd van die dag saam met die piekaktiwiteit van kewers Scarabaeus lamarcki.
Die kewers rol hul prooi in 'n reguit lyn vanaf die versamelpunt na 'n redelike groot afstand. Die hele roete neem gemiddeld 6.1 ± 3.8 minute. Daarom moet hulle gedurende hierdie tydperk die roete so presies moontlik volg.
As ons praat oor windrigting, dan gedurende die tydperk van maksimum aktiwiteit van kewers (van 06:30 tot 18:30), is die gemiddelde verandering in windrigting gedurende 'n tydperk van 6 minute nie meer as 27.0 ° nie.
Deur data oor windspoed en rigting deur die dag te kombineer, glo wetenskaplikes dat sulke weerstoestande voldoende is vir multimodale navigasie van kewers.
Prent #2
Dit is tyd om waar te neem. Om die moontlike invloed van wind op die ruimtelike oriëntasie-eienskappe van miskruiers te toets, is 'n sirkelvormige "arena" geskep met kos in die middel. Die kewers was vry om die balle wat hulle gevorm het in enige rigting vanaf die middel te rol in die teenwoordigheid van 'n beheerde, stabiele lugvloei teen 'n spoed van 3 m/s. Hierdie toetse is uitgevoer op helder dae wanneer sonhoogte deur die dag gewissel het soos volg: ≥75° (hoog), 45–60° (middel) en 15–30° (laag).
Veranderinge in lugvloei en sonposisie kan tot 180° verander tussen twee kewerbesoeke (2A). Dit is ook die moeite werd om te oorweeg die feit dat kewers nie aan sklerose ly nie, en daarom onthou hulle na die eerste besoek die roete wat hulle gekies het. Om dit te weet, neem wetenskaplikes veranderinge in die hoek van uitgang uit die arena in ag tydens die daaropvolgende toetrede van die kewer as een van die aanwysers van die sukses van oriëntasie.
Wanneer sonhoogte ≥75° (hoog), is veranderinge in asimut in reaksie op 'n 180° verandering in windrigting tussen die eerste en tweede stelle rondom 180° (P < 0,001, V-toets) gegroepeer met 'n gemiddelde verandering van 166.9 ± 79.3 ° (2B). In hierdie geval het 'n verandering in die posisie van die son ('n spieël is gebruik) met 180° 'n subtiele reaksie van 13,7 ± 89,1° veroorsaak (onderste sirkel op 2B).
Interessant genoeg, op medium en lae sonhoogtes het kewers by hul roetes vasgehou ondanks veranderinge in windrigting - gemiddelde hoogte: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; lae hoogte bo seespieël: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). Maar die verandering van die rigting van die son se strale met 180° het die teenoorgestelde reaksie gehad, dit wil sê, 'n radikale verandering in die rigting van die kewer se roete - gemiddelde hoogte: 153,9 ± 83,3°; lae hoogte: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (onderste sirkels in 2A, 2S и 2D).
Miskien word oriëntasie nie deur die wind self beïnvloed nie, maar deur reuke. Om dit te toets, het 'n tweede groep proefkewers hul distale antennale segmente, wat verantwoordelik is vir hul reuksintuig, laat verwyder. Roeteveranderinge in reaksie op 180°-veranderinge in windrigting wat deur hierdie kewers vertoon word, was steeds beduidend rondom 180° gegroepeer. Met ander woorde, daar is feitlik geen verskil in die mate van oriëntasie tussen kewers met en sonder die reuksintuig nie.
’n Tussengevolgtrekking is dat miskruiers die son en wind in hul oriëntasie gebruik. In hierdie geval, onder gekontroleerde laboratoriumtoestande, is gevind dat die windkompas oor die sonkompas oorheers in die geval van hoë sonhoogtes, maar die situasie begin verander wanneer die son die horison nader.
Hierdie waarneming dui aan dat daar 'n dinamiese multimodale kompasstelsel in plek is, waarin die interaksie tussen die twee modaliteite verander volgens sensoriese inligting. Dit wil sê, die kewer navigeer enige tyd van die dag en vertrou op die mees betroubare bron van inligting op daardie spesifieke oomblik (die son is laag - die son is 'n verwysing; die son is hoog - die wind is 'n verwysing).
Vervolgens het die wetenskaplikes besluit om te kyk of die wind help om die kewers te oriënteer of nie. Vir hierdie doel is 'n arena met 'n deursnee van 1 m voorberei met kos in die middel. In totaal het die kewers 20 sonsondergange op 'n hoë posisie van die son gemaak: 10 met wind en 10 sonder wind (2F).
Soos verwag, het die teenwoordigheid van wind die kewers se oriëntasie-akkuraatheid verhoog. Daar word opgemerk dat in vroeë waarnemings van sonkompas-akkuraatheid, die verandering in asimut tussen twee opeenvolgende stelle verdubbel word by 'n hoë sonposisie (>75°) in vergelyking met 'n laer posisie (<60°).
So, ons het besef dat die wind 'n belangrike rol speel in die oriëntasie van miskruiers, wat vergoed vir die onakkuraathede van die sonkompas. Maar hoe samel 'n kewer inligting oor windspoed en rigting in? Natuurlik is die mees voor die hand liggende ding dat dit deur die antennas gebeur. Om dit te verifieer, het wetenskaplikes toetse binnenshuis uitgevoer teen 'n konstante lugvloei (3 m/s) met die deelname van twee groepe kewers - met en sonder antennas (3A).
Prent #3
Die hoofkriterium vir oriëntasie-akkuraatheid was die verandering in asimut tussen twee benaderings wanneer die lugvloeirigting met 180° verander het.
Veranderinge in die bewegingsrigting van kewers met antennas is rondom 180° gegroepeer, in teenstelling met kewers sonder antennas. Daarbenewens was die gemiddelde absolute verandering in asimut vir kewers sonder antennas 104,4 ± 36,0°, wat baie verskil van die absolute verandering vir kewers met antennas - 141,0 ± 45,0° (grafiek in 3V). Dit wil sê, kewers sonder antennas kon nie normaalweg in die wind navigeer nie. Hulle was egter steeds goed georiënteerd deur die son.
Op die beeld 3A toon 'n toetsopstelling om die kewers se vermoë te toets om inligting van verskillende sensoriese modaliteite te kombineer om hul roete aan te pas. Om dit te doen, het die toets beide landmerke (wind + son) tydens die eerste benadering ingesluit, of slegs een landmerk (son of wind) tydens die tweede. Op hierdie wyse is multimodaliteit en unmodaliteit vergelyk.
Waarnemings het getoon dat veranderinge in die bewegingsrigting van kewers na die oorgang van 'n multi- na 'n unimodale landmerk rondom 0° gekonsentreer is: slegs wind: −8,2 ± 64,3°; Slegs son: 16,5 ± 51,6° (grafieke in die middel en regs aan 3C).
Hierdie oriëntasie-eienskap het nie verskil van dié wat verkry is in die teenwoordigheid van twee (son + wind) landmerke nie (grafiek aan die linkerkant in 3S).
Dit dui daarop dat, onder gekontroleerde toestande, 'n kewer een landmerk kan gebruik as die tweede nie voldoende inligting verskaf nie, dit wil sê, vergoed vir die onakkuraatheid van een landmerk met die tweede.
As jy dink dat wetenskaplikes daar gestop het, dan is dit nie so nie. Vervolgens was dit nodig om te kyk hoe goed die kewers inligting oor een van die landmerke stoor, en of hulle dit in die toekoms as aanvulling gebruik. Vir hierdie doel is 4 benaderings uitgevoer: in die eerste was daar 1 landmerk (die son), in die tweede en derde is 'n lugvloei bygevoeg, en tydens die vierde was daar slegs 'n lugvloei. 'n Toets is ook uitgevoer waar die landmerke in omgekeerde volgorde was: wind, son + wind, son + wind, son.
'n Tentatiewe teorie is dat as kewers inligting oor beide landmerke in dieselfde ruimtelike geheuegebied in die brein kan stoor, dan moet hulle dieselfde rigting handhaaf in die eerste en vierde besoeke, m.a.w. veranderinge in bewegingsrigting moet rondom 0° groepeer.
Prent #4
Die versamelde data oor die verandering in asimut tydens die eerste en vierde lopies het die bogenoemde aanname (4A) bevestig, wat verder deur modellering bevestig is, waarvan die resultate in grafiek 4C (links) uitgebeeld word.
As 'n bykomende kontrole is toetse uitgevoer waar die lugvloei deur 'n ultravioletkol (4B en 4C aan die regterkant) vervang is. Die resultate was amper identies aan die son- en lugvloeitoetse.
Vir 'n meer gedetailleerde kennismaking met die nuanses van die studie, beveel ek aan om na te kyk и aan hom.
Epiloog
Die kombinasie van resultate van eksperimente in beide natuurlike en beheerde omgewings het getoon dat in miskruiers visuele en meganosensoriese inligting in 'n gemeenskaplike neurale netwerk saamvloei en gestoor word as 'n momentopname van 'n multimodale kompas. ’n Vergelyking van die doeltreffendheid van die gebruik van óf die son óf die wind as verwysing het getoon dat kewers geneig was om die verwysing te gebruik wat hulle van meer inligting verskaf het. Die tweede een word as 'n ekstra of komplementêre een gebruik.
Dit lyk dalk vir ons na 'n baie algemene ding, maar moenie vergeet dat ons brein baie groter is as dié van 'n klein gogga nie. Maar, soos ons geleer het, is selfs die kleinste wesens in staat tot komplekse verstandelike prosesse, want in die natuur hang jou oorlewing af van óf krag óf intelligensie, en meestal van 'n kombinasie van beide.
Vrydag buitekant:
Selfs kewers baklei oor prooi. En dit maak nie saak dat die prooi 'n bol mis is nie.
(BBC Earth, David Attenborough)
Dankie vir die lees, bly nuuskierig en geniet 'n lekker naweek ouens! 🙂
Dankie dat jy by ons gebly het. Hou jy van ons artikels? Wil jy meer interessante inhoud sien? Ondersteun ons deur 'n bestelling te plaas of by vriende aan te beveel, 30% afslag vir Habr-gebruikers op 'n unieke analoog van intreevlakbedieners, wat deur ons vir jou uitgevind is: (beskikbaar met RAID1 en RAID10, tot 24 kerne en tot 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 keer goedkoper? Net hier in Nederland! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - vanaf $99! Lees van
Bron: will.com