Postoje pitanja na koja smo postavili ili pokušali da odgovorimo: zašto je nebo plavo, koliko zvezda ima na nebu, ko je jači - bela ajkula ili kit ubica, itd. A ima i pitanja koja nismo postavili, ali to ne čini odgovor manje zanimljivim. Takva pitanja uključuju sljedeće: šta su tako važno udružili naučnici sa univerziteta Lund (Švedska), Witwatersrand (Južna Afrika), Stockholm (Švedska) i Würzburg (Njemačka)? Ovo je vjerovatno nešto veoma važno, veoma kompleksno i neverovatno korisno. Pa, o ovome je teško reći sa sigurnošću, ali je svakako vrlo zanimljivo, naime, kako se balegari kreću u svemiru. Na prvi pogled, ovdje je sve trivijalno, ali naš svijet je pun stvari koje nisu tako jednostavne kao što se čine, a balegarice su dokaz za to. Dakle, šta je tako jedinstveno u navigacijskom sistemu balege, kako su ga naučnici testirali i kakve veze ima konkurencija s tim? Odgovore na ova i druga pitanja naći ćemo u izvještaju istraživačke grupe. Idi.
Glavni junak
Prije svega, vrijedi upoznati glavnog lika ove studije. Snažan je, vrijedan, uporan, zgodan i brižan. To je balega buba iz nadporodice Scarabaeidae.
Balegari su svoje ne baš privlačno ime dobili zbog svojih gastronomskih preferencija. S jedne strane, to je malo odvratno, ali za balegaru je odličan izvor hranjivih tvari, zbog čega većini vrsta ove porodice nisu potrebni drugi izvori hrane, pa čak ni voda. Jedina iznimka je vrsta Deltochilum valgum, čiji predstavnici vole guštati stonoge.
Na rasprostranjenosti balegarica zavidi većina drugih živih bića, budući da žive na svim kontinentima osim na Antarktiku. Stanište se proteže od hladnih šuma do vrućih pustinja. Očigledno, lakše je pronaći velike koncentracije balege u životinjskim staništima koja su “tvornice” za proizvodnju njihove hrane. Balegari radije čuvaju hranu za budućnost.
Kratak video o balegarima i složenosti njihovog načina života (BBC, David Attenborough).
Različite vrste buba imaju svoje karakteristike prilagođavanja ponašanja. Neki formiraju kuglice stajnjaka, koje se kotrljaju s mjesta sakupljanja i zakopavaju u rupu. Drugi kopaju tunele pod zemljom, puneći ih hranom. A drugi, koji znaju izreku o Muhamedu i tuzi, jednostavno žive u gomilama balege.
Zalihe hrane su važne za bubu, ali ne toliko iz razloga samoodržanja, koliko iz razloga brige za buduće potomstvo. Činjenica je da larve balege žive u onome što je njihov roditelj ranije prikupio. I što više stajnjaka, odnosno hrane za larve, veća je vjerovatnoća da će preživjeti.
Na ovu formulaciju sam naišao u procesu prikupljanja informacija i ne zvuči baš dobro, pogotovo zadnji dio:... Mužjaci se bore za ženke, prislanjajući noge na zidove tunela, i gurajući protivnika izraslinama nalik na rog... Neki mužjaci nemaju rogove i stoga se ne upuštaju u borbu, ali imaju veće spolne žlijezde i čuvaju se zena u sledecem tunelu...
Pa, pređimo s stihova direktno na samo istraživanje.
Kao što sam ranije spomenuo, neke vrste balegaša formiraju kuglice i kotrljaju ih u pravoj liniji, bez obzira na kvalitetu ili težinu odabrane rute, u rupu za skladištenje. Upravo nam je ovakvo ponašanje ovih buba najpoznatije zahvaljujući brojnim dokumentarcima. Također znamo da osim snage (neke vrste mogu podići 1000 puta više od vlastite težine), gastronomskih sklonosti i brige za svoje potomstvo, balegari imaju odličnu prostornu orijentaciju. Štaviše, oni su jedini insekti koji se mogu kretati noću koristeći zvijezde.
U Južnoj Africi (lokacija promatranja), balega buba, pronašavši "plijen", formira loptu i počinje je kotrljati u pravoj liniji u slučajnom smjeru, što je najvažnije daleko od konkurenata koji neće oklijevati da ga odnesu hranu koju je dobio. Stoga, da bi bijeg bio efikasan, morate se kretati u istom smjeru cijelo vrijeme, a da ne skrećete sa kursa.
Sunce je glavna referentna tačka, kao što već znamo, ali nije najpouzdanija. Visina sunca se mijenja tokom dana, što smanjuje tačnost orijentacije. Zašto bube ne počnu trčati u krug, zbuniti se u smjeru i provjeravati kartu svake 2 minute? Logično je pretpostaviti da sunce nije jedini izvor informacija za orijentaciju u prostoru. A onda su naučnici sugerirali da je druga referentna tačka za bube vjetar, odnosno njegov smjer. Ovo nije jedinstvena karakteristika, jer mravi, pa čak i žohari mogu koristiti vjetar da pronađu svoj put.
U svom radu, naučnici su odlučili da testiraju kako balegari koriste ovu multimodalnu senzornu informaciju, kada više vole da se kreću po suncu, a kada po pravcu vetra, i da li koriste obe opcije istovremeno. Posmatranja i mjerenja vršena su u prirodnom okruženju ispitanika, kao iu simuliranim, kontroliranim laboratorijskim uslovima.
Rezultati studije
U ovom istraživanju ulogu glavnog subjekta imala je buba ove vrste Scarabaeus lamarcki, a posmatranja u prirodnom okruženju vršena su na teritoriji farme Stonehenge, u blizini Johanesburga (Južna Afrika).
Slika br. 1: promjene brzine vjetra tokom dana (А), promjene smjera vjetra tokom dana (В).
Izvršena su preliminarna mjerenja brzine i smjera vjetra. Noću je brzina bila najniža (<0,5 m/s), ali se povećavala bliže zori, dostižući dnevni maksimum (3 m/s) između 11:00 i 13:00 (solarna visina ∼70°).
Vrijednosti brzine su uočljive jer prelaze prag od 0,15 m/s potreban za menotaktičku orijentaciju balege. U ovom slučaju, vršna brzina vjetra poklapa se u doba dana s vršnom aktivnošću buba Scarabaeus lamarcki.
Bube kotrljaju svoj plijen u pravoj liniji od mjesta sakupljanja na prilično veliku udaljenost. U prosjeku, cijela ruta traje 6.1 ± 3.8 minuta. Stoga u tom vremenskom periodu moraju pratiti rutu što je preciznije moguće.
Ako govorimo o smjeru vjetra, onda u periodu maksimalne aktivnosti buba (od 06:30 do 18:30) prosječna promjena smjera vjetra u vremenskom periodu od 6 minuta nije veća od 27.0°.
Kombinacijom podataka o brzini i smjeru vjetra tokom dana, naučnici smatraju da su takvi vremenski uslovi dovoljni za multimodalnu navigaciju buba.
Slika #2
Vrijeme je za posmatranje. Kako bi se ispitao mogući utjecaj vjetra na karakteristike prostorne orijentacije balegaša, napravljena je kružna „arena“ sa hranom u sredini. Bube su mogle slobodno da kotrljaju kuglice koje su formirale u bilo kom smjeru od centra u prisustvu kontroliranog, stabilnog protoka zraka brzinom od 3 m/s. Ovi testovi su sprovedeni u vedrim danima kada je visina sunca varirala tokom dana na sledeći način: ≥75° (visoka), 45–60° (srednja) i 15–30° (niska).
Promjene u protoku zraka i položaju sunca mogu se promijeniti do 180° između dvije posjete buba (2A). Također je vrijedno uzeti u obzir činjenicu da bube ne boluju od skleroze, pa se stoga nakon prve posjete sjećaju rute koju su odabrali. Znajući to, naučnici uzimaju u obzir promjene ugla izlaska iz arene prilikom naknadnog ulaska bube kao jedan od pokazatelja uspješnosti orijentacije.
Kada je visina Sunca ≥75° (visoka), promjene azimuta kao odgovor na promjenu smjera vjetra od 180° između prvog i drugog seta bile su grupisane oko 180° (P < 0,001, V test) sa srednjom promjenom od 166.9 ± 79.3 ° (2B). U ovom slučaju, promjena položaja sunca (korišteno je ogledalo) za 180° izazvala je suptilnu reakciju od 13,7 ± 89,1° (donji krug na 2B).
Zanimljivo, na srednjim i malim visinama sunca, bube su se držale svojih ruta uprkos promjenama smjera vjetra - prosječna visina: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; mala nadmorska visina: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). Ali promjena smjera sunčevih zraka za 180° imala je suprotnu reakciju, odnosno radikalnu promjenu smjera putanje bube - prosječna visina: 153,9 ± 83,3°; mala nadmorska visina: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (donji krugovi u 2A, 2S и 2D).
Možda na orijentaciju ne utiče sam vjetar, već mirisi. Da bi se ovo testiralo, drugoj grupi testnih buba uklonjeni su distalni segmenti antene, koji su odgovorni za njihov njuh. Promjene ruta kao odgovor na promjene smjera vjetra od 180° koje su pokazale ove bube i dalje su bile značajno grupisane oko 180°. Drugim rečima, praktično nema razlike u stepenu orijentacije između buba sa i bez čula mirisa.
Srednji zaključak je da balegari koriste sunce i vjetar u svojoj orijentaciji. U ovom slučaju, u kontrolisanim laboratorijskim uslovima, ustanovljeno je da kompas vetra dominira nad solarnim kompasom na velikim visinama sunca, ali situacija počinje da se menja kada se sunce približi horizontu.
Ovo zapažanje ukazuje da postoji dinamički multimodalni sistem kompasa, u kojem se interakcija između dva modaliteta mijenja prema senzornim informacijama. To jest, buba se kreće u bilo koje doba dana, oslanjajući se na najpouzdaniji izvor informacija u tom trenutku (sunce je nisko - sunce je referenca; sunce je visoko - vjetar je referenca).
Zatim su naučnici odlučili da provere da li vetar pomaže u orijentaciji buba ili ne. U tu svrhu pripremljena je arena prečnika 1 m sa hranom u centru. Ukupno su bube napravile 20 zalazaka sunca na visokoj poziciji sunca: 10 sa vjetrom i 10 bez vjetra (2F).
Kao što se i očekivalo, prisustvo vjetra povećalo je preciznost orijentacije buba. Primećeno je da se u ranim posmatranjima tačnosti solarnog kompasa, promena azimuta između dva uzastopna seta udvostručuje na visokoj poziciji Sunca (>75°) u poređenju sa nižom (<60°).
Dakle, shvatili smo da vjetar igra važnu ulogu u orijentaciji balegaša, nadoknađujući netačnosti solarnog kompasa. Ali kako buba prikuplja informacije o brzini i smjeru vjetra? Naravno, najočitija stvar je da se to dešava preko antena. Da bi to potvrdili, naučnici su proveli ispitivanja u zatvorenom prostoru pri konstantnom protoku vazduha (3 m/s) uz učešće dve grupe buba - sa i bez antena (3A).
Slika #3
Glavni kriterij za tačnost orijentacije bila je promjena azimuta između dva prilaza kada se smjer strujanja zraka promijenio za 180°.
Promjene u smjeru kretanja kornjaša sa antenama grupisani su oko 180°, za razliku od kornjaša bez antena. Osim toga, srednja apsolutna promjena azimuta za bube bez antena bila je 104,4 ± 36,0°, što se veoma razlikuje od apsolutne promjene za bube sa antenama - 141,0 ± 45,0° (grafikon u 3B). To jest, bube bez antena nisu mogle normalno kretati po vjetru. Međutim, i dalje su bili dobro orijentisani prema suncu.
Na slici 3A pokazuje testnu postavku za testiranje sposobnosti buba da kombinuju informacije iz različitih senzornih modaliteta kako bi prilagodili svoj put. Da bi se to postiglo, test je uključio oba orijentira (vetar + sunce) tokom prvog pristupa, ili samo jedan orijentir (sunce ili vetar) tokom drugog. Na ovaj način upoređivani su multimodalnost i unimodalnost.
Posmatranja su pokazala da su promjene u smjeru kretanja buba nakon prelaska sa višestrukog na unimodalni orijentir koncentrisane oko 0°: samo vjetar: −8,2 ± 64,3°; samo sunce: 16,5 ± 51,6° (grafikoni u sredini i desno 3C).
Ova orijentacijska karakteristika se nije razlikovala od one koja je dobijena u prisustvu dva (sunce + vjetar) orijentira (grafikon lijevo u 3S).
To sugerira da, pod kontroliranim uvjetima, buba može koristiti jedan orijentir ako drugi ne pruža dovoljno informacija, odnosno nadoknađuje netačnost jednog orijentira drugim.
Ako mislite da su se naučnici tu zaustavili, onda to nije tako. Zatim je trebalo provjeriti koliko dobro bube pohranjuju informacije o jednom od znamenitosti i da li ga u budućnosti koriste kao dodatak. U tu svrhu izvršena su 4 pristupa: u prvom je bio 1 orijentir (sunce), u drugom i trećem je dodan protok vazduha, a tokom četvrtog samo strujanje vazduha. Takođe je sprovedeno testiranje gde su orijentiri bili obrnutim redosledom: vetar, sunce + vetar, sunce + vetar, sunce.
Probna teorija je da ako bube mogu pohraniti informacije o oba orijentira u istom području prostorne memorije u mozgu, onda bi trebalo da održavaju isti smjer u prvoj i četvrtoj posjeti, tj. promjene smjera kretanja trebale bi se grupirati oko 0°.
Slika #4
Prikupljeni podaci o promjeni azimuta tijekom prve i četvrte vožnje potvrdili su gornju pretpostavku (4A), što je dodatno potvrđeno modeliranjem čiji su rezultati prikazani na grafikonu 4C (lijevo).
Kao dodatna provjera, izvršena su ispitivanja gdje je strujanje zraka zamijenjeno ultraljubičastom mrljom (4B i 4C desno). Rezultati su bili gotovo identični testovima na suncu i strujanju zraka.
Za detaljnije upoznavanje sa nijansama studije, preporučujem da pogledate и za njega.
Epilog
Kombinacija rezultata eksperimenata u prirodnim i kontroliranim okruženjima pokazala je da se kod balege, vizualne i mehanosenzorne informacije konvergiraju u zajedničku neuronsku mrežu i pohranjuju kao snimak multimodalnog kompasa. Poređenje efikasnosti korišćenja sunca ili vetra kao reference pokazalo je da su bube skloni da koriste referencu koja im je pružila više informacija. Drugi se koristi kao rezervni ili komplementarni.
Ovo može izgledati kao vrlo uobičajena stvar za nas, ali ne zaboravite da je naš mozak mnogo veći od mozga male bube. Ali, kako smo saznali, čak i najmanja stvorenja su sposobna za složene mentalne procese, jer u divljini vaš opstanak ovisi ili o snazi ili inteligenciji, a najčešće o kombinaciji oboje.
petak van vrha:
Čak se i bube bore oko plena. I nije važno što je plijen loptica balege.
(BBC Earth, David Attenborough)
Hvala na čitanju, ostanite radoznali i ugodan vikend momci! 🙂
Hvala vam što ste ostali s nama. Da li vam se sviđaju naši članci? Želite li vidjeti još zanimljivijeg sadržaja? Podržite nas naručivanjem ili preporukom prijateljima, 30% popusta za korisnike Habra na jedinstveni analog početnih servera, koji smo mi osmislili za vas: (dostupno sa RAID1 i RAID10, do 24 jezgra i do 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 puta jeftiniji? Samo ovdje u Holandiji! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - od 99 USD! Pročitajte o
izvor: www.habr.com