هناك أسئلة طرحناها أو حاولنا الإجابة عليها: لماذا السماء زرقاء، وكم عدد النجوم الموجودة في السماء، ومن هو الأقوى - سمكة قرش بيضاء أم حوت قاتل، وما إلى ذلك. وهناك أسئلة لم نطرحها، لكن هذا لا يجعل الإجابة أقل إثارة للاهتمام. تتضمن هذه الأسئلة ما يلي: ما هي أهمية العلماء من جامعات لوند (السويد)، وويتووترسراند (جنوب أفريقيا)، وستوكهولم (السويد)، وفورتسبورغ (ألمانيا) مجتمعين؟ ربما يكون هذا شيئًا مهمًا جدًا ومعقدًا جدًا ومفيدًا بشكل لا يصدق. حسنًا، من الصعب الجزم بهذا الأمر، لكنه بالتأكيد مثير للاهتمام للغاية، أي كيف تتنقل خنافس الروث في الفضاء. للوهلة الأولى، كل شيء هنا تافه، لكن عالمنا مليء بأشياء ليست بسيطة كما تبدو، وخنافس الروث دليل على ذلك. إذًا، ما هو الشيء الفريد في نظام الملاحة الخاص بخنفساء الروث، وكيف اختبره العلماء، وما علاقة المنافسة به؟ سنجد إجابات لهذه الأسئلة وغيرها في تقرير المجموعة البحثية. يذهب.
بطل الرواية
بادئ ذي بدء، من المفيد التعرف على الشخصية الرئيسية لهذه الدراسة. إنه قوي ومجتهد ومثابر ووسيم ومهتم. إنها خنفساء الروث من فصيلة Scarabaeidae.
حصلت خنافس الروث على اسمها غير الجذاب بسبب تفضيلاتها في تذوق الطعام. من ناحية، يعد هذا إجماليًا بعض الشيء، لكنه بالنسبة لخنفساء الروث يعد مصدرًا ممتازًا للعناصر الغذائية، ولهذا السبب لا تحتاج معظم أنواع هذه العائلة إلى مصادر أخرى للطعام أو حتى الماء. الاستثناء الوحيد هو الأنواع Deltochilum valgum، التي يحب ممثلوها أن يتغذوا على المئويات.
إن انتشار خنافس الروث هو موضع حسد معظم الكائنات الحية الأخرى، حيث أنها تعيش في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية. يتراوح الموائل من الغابات الباردة إلى الصحاري الساخنة. من الواضح أنه من الأسهل العثور على تجمعات كبيرة من خنافس الروث في الموائل الحيوانية التي تعتبر "مصانع" لإنتاج غذائها. تفضل خنافس الروث تخزين الطعام للمستقبل.
فيديو قصير عن خنافس الروث وتعقيدات أسلوب حياتها (بي بي سي، ديفيد أتينبورو).
الأنواع المختلفة من الخنافس لها خصائص التكيف السلوكي الخاصة بها. ويشكل بعضها كرات من الروث، يتم دحرجتها من موقع التجميع ودفنها في حفرة. ويحفر آخرون أنفاقًا تحت الأرض، ويملأونها بالطعام. وآخرون ممن يعرفون المثل عن محمد والحزن يعيشون ببساطة في أكوام من الروث.
تعتبر الإمدادات الغذائية مهمة للخنفساء، ولكن ليس لأسباب تتعلق بالحفاظ على الذات، ولكن لأسباب تتعلق برعاية النسل المستقبلي. والحقيقة هي أن يرقات خنفساء الروث تعيش فيما جمعه والديها سابقًا. وكلما زاد الروث، أي الغذاء لليرقات، زادت احتمالية بقائها على قيد الحياة.
لقد صادفت هذه الصيغة أثناء عملية جمع المعلومات، ولا تبدو جيدة جدًا، خاصة الجزء الأخير:... يتقاتل الذكور من أجل الإناث، ويضعون أقدامهم على جدران النفق، ويدفعون خصمهم بنتوءات تشبه القرن ... بعض الذكور ليس لديهم قرون، وبالتالي لا يشاركون في القتال، ولكن لديهم أعضاء تناسلية وحراسة أكبر الأنثى في النفق التالي..
حسنًا، دعنا ننتقل من الكلمات مباشرةً إلى البحث نفسه.
كما ذكرت سابقاً، تقوم بعض أنواع خنافس الروث بتشكيل كرات ودحرجتها في خط مستقيم، بغض النظر عن جودة أو صعوبة الطريق المختار، إلى حفرة التخزين. إن سلوك هذه الخنافس هو الذي نعرفه أكثر بفضل العديد من الأفلام الوثائقية. نحن نعلم أيضًا أنه بالإضافة إلى القوة (بعض الأنواع يمكن أن ترفع 1000 مرة وزنها)، وتفضيلات تذوق الطعام ورعاية نسلها، تتمتع خنافس الروث بتوجه مكاني ممتاز. علاوة على ذلك، فهي الحشرات الوحيدة القادرة على التنقل ليلاً باستخدام النجوم.
في جنوب أفريقيا (موقع الملاحظات)، تقوم خنفساء الروث، بعد العثور على "فريسة"، بتشكيل كرة وتبدأ بدحرجتها في خط مستقيم في اتجاه عشوائي، والأهم من ذلك بعيدًا عن المنافسين الذين لن يترددوا في إبعادها الطعام الذي حصلت عليه. لذلك، لكي يكون الهروب فعالاً، عليك أن تتحرك في نفس الاتجاه طوال الوقت، دون الخروج عن المسار.
الشمس هي النقطة المرجعية الرئيسية، كما نعلم بالفعل، لكنها ليست الأكثر موثوقية. ويتغير ارتفاع الشمس على مدار اليوم، مما يقلل من دقة التوجه. لماذا لا تبدأ الخنافس بالركض في دوائر، وتحتار في الاتجاه وتفحص الخريطة كل دقيقتين؟ ومن المنطقي الافتراض أن الشمس ليست المصدر الوحيد للمعلومات المتعلقة بالتوجه في الفضاء. ومن ثم اقترح العلماء أن النقطة المرجعية الثانية للخنافس هي الريح، أو بالأحرى اتجاهها. وهذه ليست ميزة فريدة من نوعها، حيث يستطيع النمل وحتى الصراصير استخدام الرياح للعثور على طريقهم.
قرر العلماء في عملهم اختبار كيفية استخدام خنافس الروث لهذه المعلومات الحسية متعددة الوسائط، عندما يفضلون التنقل بواسطة الشمس ومتى حسب اتجاه الريح، وما إذا كانوا يستخدمون كلا الخيارين في وقت واحد. تم إجراء الملاحظات والقياسات في البيئة الطبيعية للموضوعات، وكذلك في ظروف المختبر المحاكاة والخاضعة للرقابة.
نتائج الدراسة
في هذه الدراسة، لعبت خنفساء هذا النوع دور الموضوع الرئيسي سكارابايوس لاماركي، وتم إجراء ملاحظات على البيئة الطبيعية على أراضي مزرعة ستونهنج بالقرب من جوهانسبرج (جنوب إفريقيا).
الصورة رقم 1 : تغيرات سرعة الرياح خلال النهار (А) ، تغيرات في اتجاه الرياح خلال النهار (В).
تم إجراء قياسات أولية لسرعة الرياح واتجاهها. في الليل، كانت السرعة أقل (<0,5 م/ث)، ولكنها زادت مع اقتراب الفجر، لتصل إلى الذروة اليومية (3 م/ث) بين الساعة 11:00 و13:00 (الارتفاع الشمسي ∼70 درجة).
تعتبر قيم السرعة ملحوظة لأنها تتجاوز عتبة 0,15 م / ث المطلوبة للتوجه المينوتي لخنافس الروث. في هذه الحالة، تتزامن سرعة الرياح القصوى في ذلك الوقت من اليوم مع ذروة نشاط الخنافس سكارابايوس لاماركي.
تدحرج الخنافس فرائسها في خط مستقيم من نقطة التجميع إلى مسافة كبيرة إلى حد ما. في المتوسط، يستغرق المسار بأكمله 6.1 ± 3.8 دقيقة. لذلك، خلال هذه الفترة الزمنية، يجب عليهم اتباع المسار بأكبر قدر ممكن من الدقة.
إذا تحدثنا عن اتجاه الرياح، فخلال فترة النشاط الأقصى للخنافس (من 06:30 إلى 18:30)، فإن متوسط التغير في اتجاه الرياح خلال فترة زمنية مدتها 6 دقائق لا يزيد عن 27.0 درجة.
من خلال الجمع بين البيانات حول سرعة الرياح واتجاهها على مدار اليوم، يعتقد العلماء أن مثل هذه الظروف الجوية كافية للملاحة متعددة الوسائط للخنافس.
الصورة رقم 2
حان الوقت للمراقبة. لاختبار التأثير المحتمل للرياح على خصائص التوجه المكاني لخنافس الروث، تم إنشاء "ساحة" دائرية مع وجود الطعام في المركز. كانت الخنافس حرة في دحرجة الكرات التي شكلتها في أي اتجاه من المركز في ظل وجود تدفق هواء ثابت ومتحكم فيه بسرعة 3 م/ث. تم إجراء هذه الاختبارات في أيام صافية عندما يتباين ارتفاع الشمس طوال اليوم على النحو التالي: ≥75 درجة (مرتفع)، 45-60 درجة (متوسط)، و15-30 درجة (منخفض).
يمكن أن تتغير التغييرات في تدفق الهواء وموضع الشمس حتى 180 درجة بين زيارتين للخنفساء (2А). ومن الجدير أيضًا مراعاة حقيقة أن الخنافس لا تعاني من مرض التصلب، وبالتالي بعد الزيارة الأولى يتذكرون الطريق الذي اختاروه. مع العلم بذلك، يأخذ العلماء في الاعتبار التغيرات في زاوية الخروج من الساحة أثناء الدخول اللاحق للخنفساء كأحد مؤشرات نجاح التوجه.
عندما يكون ارتفاع الشمس ≥75 درجة (مرتفع)، تم تجميع التغيرات في السمت استجابة لتغير اتجاه الرياح بمقدار 180 درجة بين المجموعتين الأولى والثانية حول 180 درجة (P <0,001، اختبار V) مع متوسط تغير قدره 166.9 ± 79.3 °(2B). في هذه الحالة، أدى التغيير في موضع الشمس (تم استخدام مرآة) بمقدار 180 درجة إلى حدوث تفاعل دقيق قدره 13,7 ± 89,1 درجة (الدائرة السفلية على 2B).
ومن المثير للاهتمام أنه عند ارتفاعات الشمس المتوسطة والمنخفضة، تلتصق الخنافس بمساراتها على الرغم من التغيرات في اتجاه الرياح - متوسط الارتفاع: -15,9 ± 40,2 درجة؛ ف <0,001؛ الارتفاع المنخفض: 7,1 ± 37,6 درجة، P <0,001 (2C и 2D). لكن تغيير اتجاه أشعة الشمس بمقدار 180 درجة كان له رد فعل معاكس، أي تغيير جذري في اتجاه مسار الخنفساء - متوسط الارتفاع: 153,9 ± 83,3 درجة؛ علو منخفض: −162 ± 69,4 درجة؛ P <0,001 (الدوائر السفلية في 2А, 2S и 2D).
ربما لا يتأثر التوجه بالرياح نفسها، بل بالروائح. ولاختبار ذلك، تمت إزالة الأجزاء البعيدة من قرون الاستشعار لدى مجموعة ثانية من الخنافس الاختبارية، المسؤولة عن حاسة الشم. كانت تغييرات المسار استجابةً للتغيرات بمقدار 180 درجة في اتجاه الرياح التي أظهرتها هذه الخنافس متجمعة بشكل كبير حول 180 درجة. بمعنى آخر، لا يوجد أي فرق تقريبًا في درجة التوجه بين الخنافس التي تتمتع بحاسة الشم أو لا تمتلكها.
الاستنتاج الوسيط هو أن خنافس الروث تستخدم الشمس والرياح في اتجاهها. وفي هذه الحالة، وفي ظل ظروف مخبرية خاضعة للرقابة، وجد أن بوصلة الرياح تهيمن على البوصلة الشمسية عند ارتفاعات الشمس العالية، لكن الوضع يبدأ بالتغير عندما تقترب الشمس من الأفق.
تشير هذه الملاحظة إلى وجود نظام بوصلة ديناميكي متعدد الوسائط، يتغير فيه التفاعل بين الوسائط وفقًا للمعلومات الحسية. أي أن الخنفساء تتنقل في أي وقت من اليوم، معتمدة على مصدر المعلومات الأكثر موثوقية في تلك اللحظة بالذات (الشمس منخفضة - الشمس مرجع؛ الشمس عالية - الريح مرجع).
بعد ذلك، قرر العلماء التحقق مما إذا كانت الرياح تساعد في توجيه الخنافس أم لا. ولهذا الغرض، تم تجهيز ساحة يبلغ قطرها 1 متر مع وجود الطعام في المركز. في المجمل، قامت الخنافس بعمل 20 غروبًا للشمس في موضع عالٍ من الشمس: 10 مع الريح و10 بدون رياح (2F).
وكما هو متوقع، أدى وجود الرياح إلى زيادة دقة توجيه الخنافس. تجدر الإشارة إلى أنه في الملاحظات المبكرة لدقة البوصلة الشمسية، يتضاعف التغير في السمت بين مجموعتين متتاليتين عند موقع مرتفع للشمس (> 75 درجة) مقارنة بالموضع الأدنى (<60 درجة).
لذلك، أدركنا أن الرياح تلعب دورًا مهمًا في توجيه خنافس الروث، وتعويض عدم دقة البوصلة الشمسية. ولكن كيف تجمع الخنفساء معلومات عن سرعة الرياح واتجاهها؟ بالطبع، الشيء الأكثر وضوحًا هو أن هذا يحدث من خلال الهوائيات. وللتحقق من ذلك، أجرى العلماء اختبارات في الداخل عند تدفق هواء ثابت (3 م/ث) بمشاركة مجموعتين من الخنافس - مع وبدون هوائيات (3A).
الصورة رقم 3
كان المعيار الرئيسي لدقة التوجيه هو التغير في السمت بين نهجين عندما يتغير اتجاه تدفق الهواء بمقدار 180 درجة.
تم تجميع التغييرات في اتجاه حركة الخنافس ذات الهوائيات حول 180 درجة، على عكس الخنافس التي لا تحتوي على هوائيات. بالإضافة إلى ذلك، كان متوسط التغير المطلق في السمت للخنافس بدون هوائيات 104,4 ± 36,0 درجة، وهو يختلف تمامًا عن التغير المطلق للخنافس ذات الهوائيات - 141,0 ± 45,0 درجة (الرسم البياني في 3V). وهذا يعني أن الخنافس التي لا تحتوي على هوائيات لا يمكنها التنقل بشكل طبيعي في مهب الريح. ومع ذلك، كانوا لا يزالون موجهين جيدًا بالشمس.
على الصورة 3А يُظهر إعداد اختبار لاختبار قدرة الخنافس على الجمع بين المعلومات من طرائق حسية مختلفة لضبط مسارها. وللقيام بذلك، شمل الاختبار كلاً من المعالم (الرياح + الشمس) خلال الاقتراب الأول، أو معلم واحد فقط (الشمس أو الرياح) خلال الاقتراب الثاني. وبهذه الطريقة تمت مقارنة تعدد الوسائط وأحادية الطريقة.
أظهرت الملاحظات أن التغييرات في اتجاه حركة الخنافس بعد الانتقال من معلم متعدد إلى معلم أحادي الواسطة تركزت حول 0 درجة: الرياح فقط: −8,2 ± 64,3 درجة؛ الشمس فقط: 16,5 ± 51,6 درجة (رسوم بيانية في المنتصف وعلى اليمين 3C).
ولم تختلف خاصية التوجه هذه عن تلك التي تم الحصول عليها في وجود معلمين (الشمس + الريح) (الرسم البياني على اليسار في 3S).
يشير هذا إلى أنه، في ظل ظروف خاضعة للرقابة، يمكن للخنفساء استخدام معلم واحد إذا لم يوفر الثاني معلومات كافية، أي التعويض عن عدم دقة أحد المعالم مع المعلم الثاني.
إذا كنت تعتقد أن العلماء توقفوا عند هذا الحد، فهذا ليس كذلك. بعد ذلك، كان من الضروري التحقق من مدى جودة تخزين الخنافس للمعلومات حول أحد المعالم، وما إذا كانت ستستخدمها في المستقبل كملحق. لهذا الغرض، تم تنفيذ 4 طرق: في الأول كان هناك معلم واحد (الشمس)، وفي الثاني والثالث تمت إضافة تدفق الهواء، وخلال الرابع لم يكن هناك سوى تدفق الهواء. تم إجراء اختبار أيضًا حيث كانت المعالم بترتيب عكسي: الرياح، الشمس + الرياح، الشمس + الرياح، الشمس.
النظرية المبدئية هي أنه إذا كانت الخنافس قادرة على تخزين معلومات حول كلا المعالم في نفس منطقة الذاكرة المكانية في الدماغ، فيجب عليها الحفاظ على نفس الاتجاه في الزيارة الأولى والرابعة، أي. يجب أن تتجمع التغييرات في اتجاه الحركة حول 0 درجة.
الصورة رقم 4
أكدت البيانات المجمعة حول التغير في السمت خلال المرحلتين الأولى والرابعة الافتراض أعلاه (4A)، والذي تم تأكيده بشكل أكبر من خلال النمذجة، والتي تظهر نتائجها في الرسم البياني 4C (يسار).
كفحص إضافي، تم إجراء الاختبارات حيث تم استبدال تدفق الهواء بنقطة فوق بنفسجية (4B و4C على اليمين). وكانت النتائج مطابقة تقريبًا لاختبارات تدفق الشمس والهواء.
لمزيد من التعارف المفصل مع الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بالنظر и له.
خاتمة
أظهر الجمع بين نتائج التجارب في البيئات الطبيعية والخاضعة للرقابة أنه في خنافس الروث، تتقارب المعلومات البصرية والحسية الميكانيكية في شبكة عصبية مشتركة ويتم تخزينها كلقطة لبوصلة متعددة الوسائط. وأظهرت مقارنة فعالية استخدام الشمس أو الريح كمرجع أن الخنافس تميل إلى استخدام المرجع الذي يزودها بمزيد من المعلومات. والثاني يستخدم كبديل أو مكمل.
قد يبدو هذا أمرًا شائعًا جدًا بالنسبة لنا، لكن لا تنس أن دماغنا أكبر بكثير من دماغ حشرة صغيرة. ولكن، كما تعلمنا، حتى أصغر المخلوقات قادرة على القيام بعمليات عقلية معقدة، لأن بقائك في البرية يعتمد إما على القوة أو الذكاء، وفي أغلب الأحيان على مزيج من الاثنين معًا.
الجمعة خارج القمة:
حتى الخنافس تتقاتل على الفريسة. ولا يهم أن تكون الفريسة عبارة عن كرة من الروث.
(بي بي سي إيرث، ديفيد أتينبورو)
شكرًا على القراءة، ابقَ فضوليًا واستمتع بعطلة نهاية أسبوع رائعة يا رفاق! 🙂
أشكركم على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ هل تريد رؤية المزيد من المحتويات الشيقة؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية للأصدقاء ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من الخوادم المبتدئة ، والتي اخترعناها من أجلك: (متوفر مع RAID1 و RAID10 ، حتى 24 مركزًا وحتى 40 جيجا بايت DDR4).
ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ هنا فقط في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 جيجا هرتز 6C 128 جيجا بايت DDR3 2x960 جيجا بايت SSD 1 جيجا بايت في الثانية 100 تيرا بايت - من 99 دولارًا! أقرأ عن
المصدر: www.habr.com