Hi ha preguntes que hem fet o hem intentat respondre: per què el cel és blau, quantes estrelles hi ha al cel, qui és més fort: un tauró blanc o una orca, etc. I hi ha preguntes que no hem fet, però això no fa que la resposta sigui menys interessant. Aquestes preguntes inclouen les següents: què tan important van combinar els científics de les universitats de Lund (Suècia), Witwatersrand (Sud-àfrica), Estocolm (Suècia) i Würzburg (Alemanya)? Probablement això és una cosa molt important, molt complexa i increïblement útil. Bé, és difícil dir-ho amb certesa, però sens dubte és molt interessant, és a dir, com naveguen els escarabats femers a l'espai. A primera vista, aquí tot és trivial, però el nostre món està ple de coses que no són tan senzilles com semblen, i els escarabats femers en són la prova. Aleshores, què té d'únic el sistema de navegació de l'escarabat femer, com el van provar els científics i què hi té a veure la competència? Trobarem respostes a aquestes i altres preguntes a l'informe del grup de recerca. Aneu.
Protagonista
En primer lloc, val la pena conèixer el personatge principal d'aquest estudi. És fort, treballador, persistent, guapo i afectuós. És un escarabat femer de la superfamília Scarabaeidae.
Els escarabats femers van rebre el seu nom poc atractiu per les seves preferències gastronòmiques. D'una banda, això és una mica brut, però per a l'escarabat femer és una excel·lent font de nutrients, per això la majoria d'espècies d'aquesta família no necessiten altres fonts d'aliment ni tan sols aigua. L'única excepció és l'espècie Deltochilum valgum, als representants de la qual els encanta festejar els centpeus.
La prevalença dels escarabats femers és l'enveja de la majoria dels altres éssers vius, ja que viuen a tots els continents excepte a l'Antàrtida. L'hàbitat va des de boscos frescos fins a deserts calents. Evidentment, és més fàcil trobar grans concentracions d'escarabats femers en hàbitats animals que són “fàbriques” per a la producció del seu aliment. Els escarabats femers prefereixen emmagatzemar aliments per al futur.
Un breu vídeo sobre els escarabats femers i les complexitats de la seva forma de vida (BBC, David Attenborough).
Les diferents espècies d'escarabats tenen les seves pròpies característiques d'adaptació del comportament. Alguns formen boles de fem, que s'enrotllen des del lloc de recollida i s'enterren en un forat. Altres caven túnels sota terra, omplint-los de menjar. I encara altres, que coneixen la dita sobre Mahoma i el dol, simplement viuen en munts de fem.
Els subministraments d'aliments són importants per a l'escarabat, però no tant per motius d'autoconservació, sinó per motius de cura de les futures cries. El fet és que les larves de l'escarabat femer viuen en allò que els seus progenitors van recollir abans. I com més fems, és a dir, aliment per a les larves, més probabilitats tenen de sobreviure.
Em vaig trobar amb aquesta formulació en el procés de recollida d'informació, i no sona gaire bé, especialment l'última part:... Els mascles lluiten per les femelles, recolzant els peus contra les parets del túnel i empenyent el seu oponent amb excreixes semblants a banyes... Alguns mascles no tenen banyes i, per tant, no participen en combat, però tenen gònades i guàrdia més grans. la femella al següent túnel...
Bé, passem de la lletra directament a la recerca en si.
Com he comentat anteriorment, algunes espècies d'escarabats femers formen boles i les enrotllen en línia recta, independentment de la qualitat o dificultat de la ruta escollida, cap a un forat d'emmagatzematge. Aquest comportament d'aquests escarabats és el que més coneixem gràcies a nombrosos documentals. També sabem que a més de la força (algunes espècies poden aixecar 1000 vegades el seu propi pes), les preferències gastronòmiques i la cura de la seva descendència, els escarabats femers tenen una excel·lent orientació espacial. A més, són els únics insectes que són capaços de navegar de nit utilitzant les estrelles.
A Sud-àfrica (lloc de les observacions), un escarabat femer, després d'haver trobat "presa", forma una bola i comença a rodar-la en línia recta en una direcció aleatòria, el més important, lluny dels competidors que no dubtaran a endur-se. els aliments que ha obtingut. Per tant, perquè una fugida sigui efectiva, cal moure's en la mateixa direcció tot el temps, sense desviar-se del rumb.
El sol és el principal referent, com ja sabem, però no és el més fiable. L'alçada del sol canvia al llarg del dia, la qual cosa redueix la precisió de l'orientació. Per què els escarabats no comencen a córrer en cercles, es confonen en la direcció i revisen el mapa cada 2 minuts? És lògic suposar que el sol no és l'única font d'informació per a l'orientació a l'espai. I després els científics van suggerir que el segon punt de referència dels escarabats és el vent, o més aviat la seva direcció. Aquesta no és una característica única, ja que les formigues i fins i tot les paneroles poden utilitzar el vent per trobar el seu camí.
En el seu treball, els científics van decidir provar com els escarabats femers utilitzen aquesta informació sensorial multimodal, quan prefereixen navegar pel sol i quan per la direcció del vent, i si utilitzen les dues opcions simultàniament. Les observacions i mesures es van fer en el medi natural dels subjectes, així com en condicions simulades i controlades de laboratori.
Resultats de l'estudi
En aquest estudi, el paper del tema principal va ser jugat per un escarabat de l'espècie Scarabaeus lamarcki, i es van realitzar observacions en el medi natural al territori de la granja de Stonehenge, prop de Johannesburg (Sud-àfrica).
Imatge núm. 1: canvis en la velocitat del vent durant el dia (А), canvis en la direcció del vent durant el dia (В).
Es van realitzar mesures preliminars de la velocitat i direcció del vent. A la nit, la velocitat era més baixa (<0,5 m/s), però va augmentar més a prop de l'alba, assolint un pic diari (3 m/s) entre les 11:00 i les 13:00 (altitud solar ∼70°).
Els valors de velocitat són notables perquè superen el llindar de 0,15 m/s necessari per a l'orientació menotàctica dels escarabats femers. En aquest cas, la velocitat màxima del vent coincideix a l'hora del dia amb l'activitat màxima dels escarabats Scarabaeus lamarcki.
Els escarabats fan rodar les seves preses en línia recta des del punt de recollida fins a una distància força gran. De mitjana, el recorregut complet dura 6.1 ± 3.8 minuts. Per tant, durant aquest període de temps han de seguir el recorregut amb la màxima precisió possible.
Si parlem de la direcció del vent, durant el període de màxima activitat dels escarabats (de 06:30 a 18:30), el canvi mitjà de direcció del vent durant un període de temps de 6 minuts no supera els 27.0 °.
En combinar dades sobre la velocitat i la direcció del vent al llarg del dia, els científics creuen que aquestes condicions meteorològiques són suficients per a la navegació multimodal dels escarabats.
Imatge #2
És hora d'observar. Per provar la possible influència del vent en les característiques d'orientació espacial dels escarabats femers, es va crear una "arena" circular amb menjar al centre. Els escarabats eren lliures de fer rodar les boles que formaven en qualsevol direcció des del centre en presència d'un flux d'aire controlat i estable a una velocitat de 3 m/s. Aquestes proves es van dur a terme en dies clars quan l'altitud del sol variava al llarg del dia de la següent manera: ≥75 ° (alt), 45-60 ° (mitjana) i 15-30 ° (baix).
Els canvis en el flux d'aire i la posició del sol poden canviar fins a 180° entre dues visites a l'escarabat (2A). També val la pena tenir en compte que els escarabats no pateixen esclerosi, i per això després de la primera visita recorden la ruta que han escollit. Sabent això, els científics tenen en compte els canvis en l'angle de sortida de l'arena durant la posterior entrada de l'escarabat com un dels indicadors de l'èxit de l'orientació.
Quan l'altitud del sol ≥75 ° (alta), els canvis d'azimut en resposta a un canvi de 180 ° en la direcció del vent entre el primer i el segon conjunt es van agrupar al voltant de 180 ° (P <0,001, prova V) amb un canvi mitjà de 166.9 ± 79.3 ° (2B). En aquest cas, un canvi en la posició del sol (es va utilitzar un mirall) de 180° va provocar una reacció subtil de 13,7 ± 89,1° (cercle inferior a 2B).
Curiosament, a altituds solars mitjanes i baixes, els escarabats es van enganxar a les seves rutes malgrat els canvis de direcció del vent - altitud mitjana: -15,9 ± 40,2°; P <0,001; baixa altitud: 7,1 ± 37,6°, P <0,001 (2C и 2D). Però canviar la direcció dels raigs solars en 180° va tenir la reacció contrària, és a dir, un canvi radical en la direcció de la ruta de l'escarabat - alçada mitjana: 153,9 ± 83,3°; baixa altitud: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (cercles inferiors a 2A, 2S и 2D).
Potser l'orientació està influenciada no pel propi vent, sinó per les olors. Per provar-ho, a un segon grup d'escarabats de prova se'ls va eliminar els segments de l'antena distal, que són els responsables del seu sentit de l'olfacte. Els canvis de ruta en resposta als canvis de 180° en la direcció del vent que presentaven aquests escarabats encara es van agrupar significativament al voltant dels 180°. En altres paraules, pràcticament no hi ha diferència en el grau d'orientació entre els escarabats amb i sense olfacte.
Una conclusió intermèdia és que els escarabats femers utilitzen el sol i el vent en la seva orientació. En aquest cas, en condicions controlades de laboratori, es va trobar que la brúixola del vent domina sobre la brúixola solar a altituds solars elevades, però la situació comença a canviar quan el sol s'acosta a l'horitzó.
Aquesta observació indica que hi ha un sistema de brúixola multimodal dinàmic, en el qual la interacció entre les dues modalitats canvia segons la informació sensorial. És a dir, l'escarabat navega a qualsevol hora del dia, basant-se en la font d'informació més fiable en aquell moment concret (el sol està baix - el sol és una referència; el sol és alt - el vent és una referència).
A continuació, els científics van decidir comprovar si el vent ajuda a orientar els escarabats o no. Amb aquesta finalitat es va preparar una pista d'1 m de diàmetre amb menjar al centre. En total, els escarabats van fer 20 postes de sol en una posició alta del sol: 10 amb vent i 10 sense vent (2F).
Com era d'esperar, la presència de vent va augmentar la precisió d'orientació dels escarabats. S'observa que en les primeres observacions de la precisió de la brúixola solar, el canvi d'azimut entre dos conjunts successius es duplica en una posició solar alta (> 75 °) en comparació amb una posició inferior (<60 °).
Així doncs, ens vam adonar que el vent juga un paper important en l'orientació dels escarabats femers, compensant les imprecisions de la brúixola solar. Però, com recull un escarabat informació sobre la velocitat i la direcció del vent? Per descomptat, el més evident és que això passa a través de les antenes. Per comprovar-ho, els científics van realitzar proves a l'interior amb un flux d'aire constant (3 m/s) amb la participació de dos grups d'escarabats, amb i sense antenes (3A).
Imatge #3
El criteri principal per a la precisió de l'orientació va ser el canvi d'azimut entre dues aproximacions quan la direcció del flux d'aire canviava 180 °.
Els canvis en la direcció del moviment dels escarabats amb antenes es van agrupar al voltant de 180 °, en contrast amb els escarabats sense antenes. A més, el canvi absolut mitjà d'azimut per als escarabats sense antenes va ser de 104,4 ± 36,0°, que és molt diferent del canvi absolut dels escarabats amb antenes: 141,0 ± 45,0° (gràfic a 3V). És a dir, els escarabats sense antenes no podien navegar normalment al vent. Tanmateix, encara estaven ben orientats pel sol.
A la imatge 3A mostra una configuració de prova per provar la capacitat dels escarabats per combinar informació de diferents modalitats sensorials per ajustar la seva ruta. Per fer-ho, la prova va incloure ambdues fites (vent + sol) durant la primera aproximació, o només una fita (sol o vent) durant la segona. D'aquesta manera, es va comparar la multimodalitat i la unimodalitat.
Les observacions van mostrar que els canvis en la direcció del moviment dels escarabats després de la transició d'una fita multimodal a una unimodal es van concentrar al voltant dels 0°: només vent: −8,2 ± 64,3°; Sol només: 16,5 ± 51,6° (gràfics al centre i a la dreta 3C).
Aquesta característica d'orientació no diferia de la que s'obtenia en presència de dues fites (sol + vent) (gràfic de l'esquerra en 3S).
Això suggereix que, en condicions controlades, un escarabat pot utilitzar una fita si la segona no proporciona informació suficient, és a dir, compensar la imprecisió d'una fita amb la segona.
Si penseu que els científics es van aturar aquí, no és així. A continuació, calia comprovar com els escarabats emmagatzemen informació sobre un dels punts de referència i si l'utilitzen en el futur com a complement. Amb aquesta finalitat, es van dur a terme 4 aproximacions: en la primera hi havia 1 fita (el sol), en la segona i la tercera es va afegir un flux d'aire, i durant la quarta només hi havia un flux d'aire. També es va fer una prova on les fites estaven en ordre invers: vent, sol + vent, sol + vent, sol.
Una teoria provisional és que si els escarabats poden emmagatzemar informació sobre ambdós punts de referència a la mateixa regió de memòria espacial del cervell, haurien de mantenir la mateixa direcció en la primera i la quarta visita, és a dir. els canvis de direcció del moviment haurien d'agrupar-se al voltant de 0°.
Imatge #4
Les dades recollides sobre el canvi d'azimut durant la primera i la quarta execució van confirmar la hipòtesi anterior (4A), que es va confirmar encara més mitjançant la modelització, els resultats del qual es mostren al gràfic 4C (esquerra).
Com a comprovació addicional, es van realitzar proves on el flux d'aire es va substituir per un punt ultraviolat (4B i 4C a la dreta). Els resultats van ser gairebé idèntics als de les proves de sol i flux d'aire.
Per a un coneixement més detallat dels matisos de l'estudi, recomano mirar и A ell.
Epíleg
La combinació de resultats d'experiments tant en entorns naturals com controlats va demostrar que en els escarabats femers, la informació visual i mecanosensorial convergeixen en una xarxa neuronal comuna i s'emmagatzemen com una instantània d'una brúixola multimodal. Una comparació de l'eficàcia d'utilitzar el sol o el vent com a referència va demostrar que els escarabats acostumaven a utilitzar la referència que els proporcionava més informació. La segona s'utilitza com a recanvi o complementària.
Això pot semblar una cosa molt habitual per a nosaltres, però no oblideu que el nostre cervell és molt més gran que el d'un petit error. Però, com hem après, fins i tot les criatures més petites són capaços de processos mentals complexos, ja que a la natura la vostra supervivència depèn de la força o la intel·ligència, i sovint d'una combinació d'ambdues.
Divendres fora de dalt:
Fins i tot els escarabats lluiten per les preses. I no importa que la presa sigui una bola de fem.
(BBC Earth, David Attenborough)
Gràcies per llegir, sigueu curiosos i passeu un bon cap de setmana nois! 🙂
Gràcies per quedar-te amb nosaltres. T'agraden els nostres articles? Vols veure més contingut interessant? Doneu-nos suport fent una comanda o recomanant als amics, 30% de descompte per als usuaris d'Habr en un únic anàleg de servidors d'entrada, que hem inventat per a tu: (disponible amb RAID1 i RAID10, fins a 24 nuclis i fins a 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 vegades més barat? Només aquí als Països Baixos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2 x 960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - a partir de 99 $! Llegeix sobre
Font: www.habr.com