GPS alang sa dung beetle: usa ka multimodal orientation system

Adunay mga pangutana nga among gipangutana o gisulayan pagtubag: ngano nga asul ang langit, pila ka bituon ang naa sa langit, kinsa ang labi ka kusgan - usa ka puti nga iho o usa ka mamumuno nga balyena, ug uban pa. Ug adunay mga pangutana nga wala namo ipangutana, apan dili kana makapahimo sa tubag nga dili kaayo makapaikag. Ang maong mga pangutana naglakip sa mosunod: unsa ka importante ang gihiusa sa mga siyentista gikan sa Lund (Sweden), Witwatersrand (South Africa), Stockholm (Sweden) ug Würzburg (Germany)? Tingali kini usa ka butang nga hinungdanon kaayo, labi ka komplikado ug labi ka mapuslanon. Aw, lisud ang pag-ingon nga sigurado bahin niini, apan siguradong makapaikag kaayo, nga mao, kung giunsa ang pag-navigate sa mga dung beetle sa kawanangan. Sa una nga pagtan-aw, ang tanan dinhi gamay ra, apan ang atong kalibutan puno sa mga butang nga dili ingon ka yano sa ilang hitsura, ug ang mga bakukang sa kinalibang mao ang pamatuod niini. Busa, unsa ang talagsaon bahin sa sistema sa nabigasyon sa dung beetle, giunsa kini pagsulay sa mga siyentipiko, ug unsay kalabotan niini sa kompetisyon? Makaplagan nato ang mga tubag niini ug sa ubang mga pangutana diha sa taho sa grupo sa panukiduki. Lakaw.

Protagonista

Una sa tanan, angay nga mahibal-an ang panguna nga kinaiya niini nga pagtuon. Kusog siya, kugihan, pursigido, gwapo ug caring. An Scarabae in nahilalakip ha familia nga Scarabaeidae.

Ang dung beetle nakakuha sa ilang dili kaayo madanihon nga ngalan tungod sa ilang gastronomic nga gusto. Sa usa ka bahin, kini usa ka gamay nga gross, apan alang sa dung beetle kini usa ka maayo kaayo nga gigikanan sa mga sustansya, mao nga kadaghanan sa mga espisye niini nga pamilya wala magkinahanglan sa ubang mga gigikanan sa pagkaon o bisan tubig. Ang bugtong eksepsiyon mao ang espisye nga Deltochilum valgum, kansang mga representante ganahan nga magkombira sa mga centipedes.

Ang pagkaylap sa mga bakukang sa kinalibang mao ang kasina sa kadaghanan sa ubang buhing mga linalang, tungod kay sila nagpuyo sa tanang kontinente gawas sa Antarctica. Ang pinuy-anan gikan sa bugnaw nga kalasangan hangtod sa init nga mga desyerto. Dayag nga mas sayon ​​ang pagpangita sa dagkong mga konsentrasyon sa mga bakukang sa kinalibang sa mga puy-anan sa mananap nga "mga pabrika" alang sa produksyon sa ilang pagkaon. Ang dung beetle mas gusto nga magtipig ug pagkaon alang sa umaabot.


Usa ka mubo nga video bahin sa dung beetle ug ang pagkakomplikado sa ilang paagi sa kinabuhi (BBC, David Attenborough).

Ang lainlaing mga espisye sa bakukang adunay kaugalingon nga kinaiya sa pagpahaom sa pamatasan. Ang uban nagporma og mga bola sa manure, nga giligid gikan sa lugar sa pagkolekta ug gilubong sa usa ka lungag. Ang uban nagkalot ug tunel ilalom sa yuta, nga nagpuno niini ug pagkaon. Ug ang uban pa, nga nahibal-an ang panultihon bahin ni Mohammed ug kasubo, yano nga nagpuyo sa mga tapok sa kinalibang.

Ang mga suplay sa pagkaon hinungdanon alang sa bakukang, apan dili kaayo alang sa mga hinungdan sa pagpreserbar sa kaugalingon, apan alang sa mga hinungdan sa pag-atiman sa umaabot nga mga anak. Ang tinuod mao nga ang mga ulod sa dung beetle nagpuyo sa gikolekta sa ilang ginikanan kaniadto. Ug ang dugang nga abono, nga mao, ang pagkaon alang sa mga ulod, mas lagmit nga sila mabuhi.

Akong nakit-an kini nga pormulasyon sa proseso sa pagkolekta sa kasayuran, ug kini dili kaayo maayo, labi na ang katapusan nga bahin:... Ang mga lalaki nakig-away alang sa mga babaye, nga nagbutang sa ilang mga tiil sa mga bungbong sa tunel, ug nagduso sa ilang kontra nga sama sa sungay nga pagtubo ... Ang ubang mga lalaki walay mga sungay ug busa dili makig-away, apan adunay mas dagkong mga gonad ug bantay. ang babaye sa sunod nga tunel...

Aw, magpadayon kita gikan sa mga liriko direkta ngadto sa panukiduki mismo.

Sama sa akong gihisgutan sa sayo pa, ang pipila ka mga espisye sa mga bakukang sa kinalibang nagporma og mga bola ug giligid kini sa usa ka tul-id nga linya, bisan unsa pa ang kalidad o kalisud sa gipili nga ruta, ngadto sa usa ka lungag sa pagtipig. Kini nga kinaiya sa kini nga mga bakukang ang labi namon nga nahibal-an salamat sa daghang mga dokumentaryo. Nahibal-an usab namon nga dugang sa kusog (ang ubang mga espisye mahimong makataas sa 1000 ka beses sa ilang kaugalingon nga gibug-aton), ang mga gusto sa gastronomic ug pag-atiman sa ilang mga anak, ang mga dung beetle adunay maayo kaayo nga spatial orientation. Dugang pa, sila ra ang mga insekto nga makahimo sa pag-navigate sa gabii gamit ang mga bituon.

Sa South Africa (ang lokasyon sa mga obserbasyon), usa ka dung beetle, nga nakit-an ang "tukbonon", nagporma usa ka bola ug nagsugod sa pagligid niini sa usa ka tul-id nga linya sa usa ka random nga direksyon, labi ka hinungdanon nga layo sa mga kakompetensya nga dili magpanuko sa pagkuha. ang pagkaon nga nakuha niini. Busa, aron ang usa ka pag-ikyas mahimong epektibo, kinahanglan ka nga molihok sa parehas nga direksyon sa tanan nga oras, nga dili molapas sa kurso.

Ang adlaw mao ang nag-unang reperensiya, ingon sa nahibal-an na nato, apan dili kini ang labing kasaligan. Ang gitas-on sa adlaw mausab sa tibuok adlaw, nga makapamenos sa katukma sa orientasyon. Ngano nga ang mga bakukang dili magsugod sa pagdagan sa mga lingin, nga naglibog sa direksyon ug nagsusi sa mapa matag 2 ka minuto? Makataronganon ang paghunahuna nga ang adlaw dili lamang ang tinubdan sa impormasyon alang sa oryentasyon sa kawanangan. Ug dayon gisugyot sa mga siyentista nga ang ikaduhang reperensiya sa mga bakukang mao ang hangin, o hinoon ang direksyon niini. Dili kini usa ka talagsaon nga bahin, tungod kay ang mga hulmigas ug bisan ang mga uk-ok makahimo sa paggamit sa hangin sa pagpangita sa ilang agianan.

Sa ilang trabaho, nakahukom ang mga siyentista nga sulayan kung giunsa paggamit sa dung beetle kining multimodal sensory information, kung gusto nila nga mag-navigate sa adlaw ug kung kanus-a sa direksyon sa hangin, ug kung gigamit ba nila ang duha nga kapilian nga dungan. Ang mga obserbasyon ug pagsukod gihimo sa natural nga palibot sa mga subject, ingon man sa simulate, kontrolado nga mga kondisyon sa laboratoryo.

Mga resulta sa panukiduki

Sa kini nga pagtuon, ang papel sa panguna nga hilisgutan gidula sa usa ka bakukang sa mga espisye Scarabaeus lamarcki, ug ang mga obserbasyon sa natural nga palibot gihimo sa teritoryo sa umahan sa Stonehenge, duol sa Johannesburg (South Africa).

Hulagway No. 1: kausaban sa gikusgon sa hangin sa maadlaw (А), pagbag-o sa direksyon sa hangin sa maadlaw (В).

Ang pasiuna nga pagsukod sa gikusgon sa hangin ug direksyon gihimo. Sa gabii, ang gikusgon mao ang kinaubsan (<0,5 m/s), apan misaka duol sa kaadlawon, nga moabot sa usa ka adlaw-adlaw nga kinatas-an (3 m/s) tali sa 11:00 ug 13:00 (solar altitude ∼70°).

Talagsaon ang mga kantidad sa katulin tungod kay kini milabaw sa threshold nga 0,15 m/s nga gikinahanglan alang sa menotactic orientation sa mga dung beetle. Sa kini nga kaso, ang peak speed sa hangin motakdo sa oras sa adlaw uban sa peak nga kalihokan sa mga bakukang Scarabaeus lamarcki.

Ang mga bakukang nagligid sa ilang tukbonon sa usa ka tul-id nga linya gikan sa punto sa pagkolekta ngadto sa medyo dako nga gilay-on. Sa aberids, ang tibuok rota mokabat ug 6.1 ± 3.8 ka minuto. Busa, niining yugtoa sa panahon kinahanglan nilang sundon ang ruta sa tukma kutob sa mahimo.

Kung maghisgot kita bahin sa direksyon sa hangin, unya sa panahon sa labing kadaghan nga kalihokan sa mga bakukang (gikan sa 06:30 hangtod 18:30), ang kasagaran nga pagbag-o sa direksyon sa hangin sa usa ka yugto sa panahon nga 6 minuto dili molapas sa 27.0 °.

Pinaagi sa paghiusa sa mga datos sa gikusgon sa hangin ug direksyon sa tibuok adlaw, ang mga siyentista nagtuo nga ang maong kahimtang sa panahon igo na alang sa multimodal nabigasyon sa mga bakukang.

Hulagway #2

Panahon na sa pag-obserbar. Aron masulayan ang posibleng impluwensya sa hangin sa spatial orientation nga mga kinaiya sa dung beetle, usa ka lingin nga "arena" ang gihimo nga adunay pagkaon sa sentro. Ang mga bakukang gawasnon sa pagpaligid sa mga bola nga ilang naporma sa bisan unsang direksyon gikan sa sentro sa presensya sa usa ka kontrolado, lig-on nga agos sa hangin sa gikusgon nga 3 m/s. Kini nga mga pagsulay gihimo sa tin-aw nga mga adlaw diin ang altitude sa adlaw lainlain sa tibuok adlaw sama sa mosunod: ≥75° (taas), 45–60° (tunga-tunga), ug 15–30° (ubos).

Ang mga pagbag-o sa agos sa hangin ug posisyon sa adlaw mahimong mausab hangtod sa 180° tali sa duha ka pagbisita sa bakukang (2A). Angayan usab nga ikonsiderar ang kamatuoran nga ang mga bakukang wala mag-antos sa sclerosis, ug busa pagkahuman sa una nga pagbisita nahinumduman nila ang ruta nga ilang gipili. Nahibal-an kini, gikonsiderar sa mga siyentipiko ang mga pagbag-o sa anggulo sa paggawas gikan sa arena sa panahon sa sunod nga pagsulod sa bakukang ingon usa sa mga timailhan sa kalampusan sa orientasyon.

Kung ang altitude sa adlaw ≥75° (taas), ang mga pagbag-o sa azimuth agig tubag sa usa ka 180° nga pagbag-o sa direksyon sa hangin tali sa una ug ikaduha nga set gi-cluster sa palibot sa 180° (P <0,001, V nga pagsulay) nga adunay average nga pagbag-o sa 166.9 ± 79.3 °(2B). Sa kini nga kaso, ang usa ka pagbag-o sa posisyon sa adlaw (usa ka salamin ang gigamit) sa 180 ° hinungdan sa usa ka maliputon nga reaksyon sa 13,7 ± 89,1 ° (ubos nga lingin sa 2B).

Makaiikag, sa kasarangan ug ubos nga kataas sa adlaw, ang mga bakukang nagpabilin sa ilang mga rota bisan pa sa mga pagbag-o sa direksyon sa hangin - kasagaran nga altitude: -15,9 ± 40,2 °; P <0,001; ubos nga altitude: 7,1 ± 37,6°, P <0,001 (2C и 2D). Apan ang pagbag-o sa direksyon sa silaw sa adlaw sa 180 ° adunay kaatbang nga reaksyon, nga mao, usa ka radikal nga pagbag-o sa direksyon sa ruta sa bakukang - kasagaran nga gitas-on: 153,9 ± 83,3 °; ubos nga altitude: −162 ± 69,4°; P <0,001 (ubos nga mga bilog sa 2A, и 2D).

Tingali ang orientasyon dili maimpluwensyahan sa hangin mismo, apan sa mga baho. Aron sulayan kini, ang ikaduhang grupo sa mga bakukang sa pagsulay gikuha ang ilang distal nga mga bahin sa antennal, nga responsable sa ilang pagbati sa pagpanimaho, gikuha. Ang mga pagbag-o sa ruta agig tubag sa 180° nga mga pagbag-o sa direksyon sa hangin nga gipakita sa kini nga mga bakukang dako gihapon nga gipundok sa mga 180°. Sa laing pagkasulti, halos walay kalainan sa ang-ang sa oryentasyon tali sa mga bakukang nga adunay ug walay pagbati sa pagpanimaho.

Ang usa ka intermediate nga konklusyon mao nga ang mga bakukang sa kinalibang naggamit sa adlaw ug hangin sa ilang orientasyon. Sa kini nga kaso, ubos sa kontrolado nga mga kondisyon sa laboratoryo, nakit-an nga ang kompas sa hangin nagpatigbabaw sa solar compass sa taas nga mga altitude sa adlaw, apan ang sitwasyon nagsugod sa pagbag-o sa dihang ang adlaw nagkaduol sa kapunawpunawan.

Kini nga obserbasyon nagpakita nga adunay usa ka dinamikong multimodal compass nga sistema sa dapit, diin ang interaksyon tali sa duha ka modalidad mausab sumala sa sensory nga impormasyon. Sa ato pa, ang bakukang naglawig sa bisan unsang oras sa adlaw, nagsalig sa labing kasaligan nga gigikanan sa kasayuran sa kana nga partikular nga higayon (ubos ang adlaw - ang adlaw usa ka pakisayran; ang adlaw taas - ang hangin usa ka pakisayran).

Sunod, nakahukom ang mga siyentista nga susihon kung makatabang ba ang hangin sa pag-orient sa mga bakukang o dili. Alang niini nga katuyoan, usa ka arena nga adunay diyametro nga 1 m ang giandam nga adunay pagkaon sa sentro. Sa kinatibuk-an, ang mga bakukang nakahimo og 20 ka pagsalop sa adlaw sa taas nga posisyon sa adlaw: 10 sa hangin ug 10 sa walay hangin (2F).

Sama sa gipaabot, ang presensya sa hangin nagdugang sa katukma sa orientasyon sa mga bakukang. Namatikdan nga sa sayo nga mga obserbasyon sa katukma sa solar compass, ang pagbag-o sa azimuth tali sa duha ka sunud-sunod nga set doble sa taas nga posisyon sa adlaw (>75 °) kung itandi sa usa ka ubos nga posisyon (<60 °).

Mao nga, nahibal-an namon nga ang hangin adunay hinungdanon nga papel sa orientasyon sa mga bakukang sa kinalibang, nga nagbayad sa mga dili tukma sa solar compass. Apan sa unsang paagi ang bakukang mangolektag impormasyon bahin sa gikusgon ug direksiyon sa hangin? Siyempre, ang labing klaro nga butang mao nga kini mahitabo pinaagi sa antennae. Aron mapamatud-an kini, ang mga siyentista nagpahigayon mga pagsulay sa sulod sa balay sa kanunay nga pag-agos sa hangin (3 m / s) nga adunay pag-apil sa duha ka grupo sa mga bakukang - nga adunay ug walay antennae (3A).

Hulagway #3

Ang nag-unang sukdanan alang sa katukma sa orientasyon mao ang pagbag-o sa azimuth tali sa duha ka mga pamaagi kung ang direksyon sa agos sa hangin nausab sa 180 °.

Ang mga pagbag-o sa direksyon sa paglihok sa mga bakukang nga adunay mga antenna gipundok sa palibot sa 180 °, sukwahi sa mga bakukang nga walay antennae. Dugang pa, ang mean nga hingpit nga pagbag-o sa azimuth alang sa mga bakukang nga walay antennae mao ang 104,4 ± 36,0 °, nga lahi kaayo sa hingpit nga pagbag-o alang sa mga bakukang nga adunay antennae - 141,0 ± 45,0 ° (graph sa 3B). Sa ato pa, ang mga bakukang nga walay antennae dili makalawig nga normal sa hangin. Bisan pa niana, sila nakahimo gihapon sa paglawig nga maayo sa adlaw.

Sa hulagway 3A nagpakita ug test setup aron sulayan ang abilidad sa mga bakukang sa pagkombinar sa impormasyon gikan sa lain-laing sensory modalities aron ma-adjust ang ilang rota. Aron mahimo kini, ang pagsulay naglakip sa duha nga mga timaan (hangin + adlaw) sa una nga pagduol, o usa ra ka timaan (adlaw o hangin) sa ikaduha. Niining paagiha, gitandi ang multimodality ug unimodality.

Ang mga obserbasyon nagpakita nga ang mga pagbag-o sa direksyon sa paglihok sa mga bakukang human sa transisyon gikan sa usa ka multi- ngadto sa usa ka unimodal landmark gikonsentrar sa 0°: hangin lamang: −8,2 ± 64,3°; adlaw lang: 16,5 ± 51,6° (mga graph sa tunga ug tuo sa 3C).

Kini nga orientasyon nga kinaiya wala magkalahi gikan sa nakuha sa presensya sa duha (adlaw + hangin) nga mga timaan (graph sa wala sa ).

Kini nagsugyot nga, ubos sa kontrolado nga mga kondisyon, ang usa ka bakukang makagamit sa usa ka timaan kung ang ikaduha dili makahatag og igong impormasyon, nga mao, mabayran ang pagkadili tukma sa usa ka timaan sa ikaduha.

Kung sa imong hunahuna nga ang mga siyentista mihunong didto, nan dili kana. Sunod, kinahanglan nga susihon kung unsa ka maayo ang pagtipig sa mga bakukang sa kasayuran bahin sa usa sa mga landmark, ug kung gigamit ba nila kini sa umaabot ingon usa ka suplemento. Alang sa kini nga katuyoan, 4 nga mga pamaagi ang gihimo: sa una adunay 1 nga timaan (ang adlaw), sa ikaduha ug ikatulo usa ka pag-agos sa hangin gidugang, ug sa ikaupat adunay usa lamang ka pag-agos sa hangin. Gipahigayon usab ang usa ka pagsulay diin ang mga landmark naa sa baliktad nga han-ay: hangin, adlaw + hangin, adlaw + hangin, adlaw.

Ang usa ka tentative theory mao nga kung ang mga bakukang makatipig og impormasyon mahitungod sa duha ka mga landmark sa samang spatial memory region sa utok, nan sila kinahanglan nga magpadayon sa samang direksyon sa una ug ikaupat nga pagbisita, i.e. Ang mga pagbag-o sa direksyon sa paglihok kinahanglan nga magkumpol sa 0 °.

Hulagway #4

Ang nakolekta nga datos sa pagbag-o sa azimuth sa una ug ikaupat nga dagan nagpamatuod sa ibabaw nga pangagpas (4A), nga dugang gikumpirma pinaagi sa pagmodelo, ang mga resulta niini gihulagway sa graph 4C (wala).

Ingon usa ka dugang nga pagsusi, gihimo ang mga pagsulay kung diin ang agianan sa hangin gipulihan sa usa ka lugar nga ultraviolet (4B ug 4C sa tuo). Ang mga resulta halos parehas sa mga pagsulay sa pag-agos sa adlaw ug hangin.

Alang sa usa ka mas detalyado nga kaila sa mga nuances sa pagtuon, girekomenda ko ang pagtan-aw report sa mga siyentista и Dugang nga mga materyales kaniya

Epilogo

Ang kombinasyon sa mga resulta gikan sa mga eksperimento sa natural ug kontrolado nga mga palibot nagpakita nga sa mga bakukang sa kinalibang, ang biswal ug mechanosensory nga impormasyon naghiusa sa usa ka komon nga neural network ug gitipigan isip usa ka snapshot sa usa ka multimodal compass. Ang pagtandi sa pagkaepektibo sa paggamit sa adlaw o hangin ingong reperensiya nagpakita nga ang mga bakukang lagmit mogamit sa reperensiya nga naghatag kanila ug dugang impormasyon. Ang ikaduha gigamit ingon nga usa ka ekstra o komplementaryong usa.

Morag komon kini nga butang alang kanato, apan ayaw kalimti nga ang atong utok mas dako kay sa gamayng bug. Apan, sama sa atong nakat-unan, bisan ang pinakagamay nga mga binuhat makahimo sa komplikado nga mga proseso sa pangisip, tungod kay sa ihalas nga imong pagkaluwas nagdepende sa kusog o salabutan, ug kasagaran sa kombinasyon sa duha.

Biyernes sa gawas:


Bisan ang mga bakukang nakig-away tungod sa tukbonon. Ug dili igsapayan nga ang biktima usa ka bola sa tae.
(BBC Earth, David Attenborough)

Salamat sa pagbasa, stay curious and have a great weekend guys! 🙂

Salamat sa pagpabilin kanamo. Ganahan ka ba sa among mga artikulo? Gusto nga makakita og mas makapaikag nga sulod? Suportahi kami pinaagi sa pag-order o pagrekomenda sa mga higala, 30% nga diskwento alang sa mga tiggamit sa Habr sa usa ka talagsaon nga analogue sa mga entry-level server, nga giimbento namo alang kanimo: Ang tibuok kamatuoran bahin sa VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps gikan sa $20 o unsaon pagpaambit sa usa ka server? (anaa sa RAID1 ug RAID10, hangtod sa 24 ka mga core ug hangtod sa 40GB DDR4).

Dell R730xd 2 ka beses nga mas barato? Dinhi lang 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV gikan sa $199 sa Netherlands! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - gikan sa $99! Basaha ang mahitungod sa Unsaon pagtukod sa infrastructure corp. klase sa paggamit sa Dell R730xd E5-2650 v4 server nga nagkantidad ug 9000 euros sa usa ka sentimos?

Source: www.habr.com

Idugang sa usa ka comment