Hay preguntas que hicimos o intentamos responder: por qué el cielo es azul, cuántas estrellas hay en el cielo, quién es más fuerte: un tiburón blanco o una orca, etc. Y hay preguntas que no hicimos, pero eso no hace que la respuesta sea menos interesante. Entre estas preguntas se incluyen las siguientes: ¿qué importancia tenían los científicos de las universidades de Lund (Suecia), Witwatersrand (Sudáfrica), Estocolmo (Suecia) y Würzburg (Alemania) juntas? Probablemente esto sea algo muy importante, muy complejo e increíblemente útil. Bueno, es difícil decirlo con certeza, pero definitivamente es muy interesante, es decir, cómo los escarabajos peloteros navegan en el espacio. A primera vista, aquí todo es trivial, pero nuestro mundo está lleno de cosas que no son tan simples como parecen, y los escarabajos peloteros son prueba de ello. Entonces, ¿qué tiene de especial el sistema de navegación del escarabajo pelotero, cómo lo probaron los científicos y qué tiene que ver la competencia con él? Encontraremos respuestas a estas y otras preguntas en el informe del grupo de investigación. Ir.
Protagonista
En primer lugar, vale la pena conocer al personaje principal de este estudio. Es fuerte, trabajador, persistente, guapo y cariñoso. Es un escarabajo pelotero de la superfamilia Scarabaeidae.
Los escarabajos peloteros obtuvieron su nombre poco atractivo debido a sus preferencias gastronómicas. Por un lado, esto es un poco asqueroso, pero para el escarabajo pelotero es una excelente fuente de nutrientes, por lo que la mayoría de las especies de esta familia no necesitan otras fuentes de alimento ni siquiera agua. La única excepción es la especie Deltochilum valgum, a cuyos representantes les encanta darse un festín con ciempiés.
La prevalencia de los escarabajos peloteros es la envidia de la mayoría de los demás seres vivos, ya que viven en todos los continentes excepto en la Antártida. El hábitat varía desde bosques fríos hasta desiertos cálidos. Evidentemente, es más fácil encontrar grandes concentraciones de escarabajos peloteros en hábitats animales que son “fábricas” para la producción de sus alimentos. Los escarabajos peloteros prefieren almacenar comida para el futuro.
Un breve vídeo sobre los escarabajos peloteros y las complejidades de su forma de vida (BBC, David Attenborough).
Las diferentes especies de escarabajos tienen sus propias características de adaptación conductual. Algunos forman bolas de estiércol, que se ruedan desde el lugar de recolección y se entierran en un hoyo. Otros cavan túneles bajo tierra y los llenan de comida. Y otros, que conocen el dicho sobre Mahoma y el dolor, simplemente viven en montones de estiércol.
El suministro de alimentos es importante para el escarabajo, pero no tanto por razones de autoconservación, sino por razones de cuidado de futuras crías. El hecho es que las larvas del escarabajo pelotero viven en lo que sus padres recolectaron anteriormente. Y cuanto más estiércol, es decir, alimento para las larvas, más probabilidades tendrán de sobrevivir.
Me encontré con esta formulación en el proceso de recopilación de información y no suena muy bien, especialmente la última parte:... Los machos luchan por las hembras, apoyando los pies contra las paredes del túnel y empujando a su oponente con excrecencias en forma de cuernos ... Algunos machos no tienen cuernos y, por lo tanto, no entran en combate, pero tienen gónadas y guardias más grandes. la hembra en el siguiente túnel...
Bueno, pasemos directamente de la letra a la investigación en sí.
Como mencioné anteriormente, algunas especies de escarabajos peloteros forman bolas y las hacen rodar en línea recta, independientemente de la calidad o dificultad de la ruta elegida, hasta un agujero de almacenamiento. Es este comportamiento de estos escarabajos el que conocemos mejor gracias a numerosos documentales. También sabemos que además de la fuerza (algunas especies pueden levantar 1000 veces su propio peso), las preferencias gastronómicas y el cuidado de sus crías, los escarabajos peloteros tienen una excelente orientación espacial. Además, son los únicos insectos que pueden navegar de noche utilizando las estrellas.
En Sudáfrica (el lugar de las observaciones), un escarabajo pelotero, al encontrar una "presa", forma una bola y comienza a hacerla rodar en línea recta en una dirección aleatoria, lo más importante, lejos de los competidores que no dudarán en quitarle los alimentos que ha obtenido. Por lo tanto, para que una huida sea efectiva es necesario moverse en la misma dirección todo el tiempo, sin desviarse del rumbo.
El sol es el principal punto de referencia, como ya sabemos, pero no el más fiable. La altura del sol cambia a lo largo del día, lo que reduce la precisión de la orientación. ¿Por qué los escarabajos no empiezan a correr en círculos, confundiéndose en la dirección y revisando el mapa cada 2 minutos? Es lógico suponer que el Sol no es la única fuente de información para la orientación en el espacio. Y luego los científicos sugirieron que el segundo punto de referencia para los escarabajos es el viento, o más bien su dirección. Esta no es una característica única, ya que las hormigas e incluso las cucarachas pueden utilizar el viento para encontrar su camino.
En su trabajo, los científicos decidieron comprobar cómo los escarabajos peloteros utilizan esta información sensorial multimodal, cuándo prefieren navegar por el sol y cuándo por la dirección del viento, y si utilizan ambas opciones simultáneamente. Las observaciones y mediciones se realizaron en el entorno natural de los sujetos, así como en condiciones de laboratorio controladas y simuladas.
Resultados de la investigación
En este estudio, el papel del sujeto principal lo desempeñó un escarabajo de la especie Scarabaeus lamarcki, y se llevaron a cabo observaciones en el entorno natural en el territorio de la granja Stonehenge, cerca de Johannesburgo (Sudáfrica).
Imagen No. 1: cambios en la velocidad del viento durante el día (А), cambios en la dirección del viento durante el día (В).
Se llevaron a cabo mediciones preliminares de la velocidad y dirección del viento. Por la noche, la velocidad fue más baja (<0,5 m/s), pero aumentó más cerca del amanecer, alcanzando un pico diario (3 m/s) entre las 11:00 y las 13:00 (altitud solar ~70°).
Los valores de velocidad son notables porque superan el umbral de 0,15 m/s requerido para la orientación menotáctica de los escarabajos peloteros. En este caso, la velocidad máxima del viento coincide en el momento del día con la actividad máxima de los escarabajos. Scarabaeus lamarcki.
Los escarabajos hacen rodar a sus presas en línea recta desde el punto de recogida hasta una distancia bastante grande. De media, el recorrido completo dura 6.1 ± 3.8 minutos. Por tanto, durante este periodo de tiempo deberán seguir la ruta con la mayor precisión posible.
Si hablamos de la dirección del viento, durante el período de máxima actividad de los escarabajos (de 06:30 a 18:30), el cambio promedio en la dirección del viento durante un período de 6 minutos no supera los 27.0°.
Combinando datos sobre la velocidad y dirección del viento a lo largo del día, los científicos creen que estas condiciones climáticas son suficientes para la navegación multimodal de los escarabajos.
Imagen #2
Es hora de observar. Para probar la posible influencia del viento en las características de orientación espacial de los escarabajos peloteros, se creó una “arena” circular con comida en el centro. Los escarabajos eran libres de hacer rodar las bolas que formaban en cualquier dirección desde el centro en presencia de un flujo de aire controlado y estable a una velocidad de 3 m/s. Estas pruebas se realizaron en días despejados cuando la altitud del sol variaba a lo largo del día de la siguiente manera: ≥75° (alta), 45–60° (media) y 15–30° (baja).
Los cambios en el flujo de aire y la posición del sol pueden variar hasta 180° entre dos visitas del escarabajo (2А). También vale la pena considerar el hecho de que los escarabajos no padecen esclerosis y, por lo tanto, después de la primera visita recuerdan la ruta que han elegido. Sabiendo esto, los científicos tienen en cuenta los cambios en el ángulo de salida de la arena durante la posterior entrada del escarabajo como uno de los indicadores del éxito de la orientación.
Cuando la altitud del sol ≥75° (alta), los cambios en el azimut en respuesta a un cambio de 180° en la dirección del viento entre la primera y la segunda serie se agruparon alrededor de 180° (P <0,001, prueba V) con un cambio medio de 166.9 ± 79.3 ° (2B). En este caso, un cambio en la posición del sol (se usó un espejo) de 180° provocó una reacción sutil de 13,7 ± 89,1° (círculo inferior en 2B).
Curiosamente, en altitudes medias y bajas del sol, los escarabajos mantuvieron sus rutas a pesar de los cambios en la dirección del viento - altitud promedio: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; baja altitud: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). Pero cambiar la dirección de los rayos del sol en 180° tuvo la reacción contraria, es decir, un cambio radical en la dirección de la ruta del escarabajo - altura promedio: 153,9 ± 83,3°; baja altitud: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (círculos inferiores en 2А, 2S и 2D).
Quizás la orientación no esté influenciada por el viento en sí, sino por los olores. Para probar esto, a un segundo grupo de escarabajos de prueba se les quitaron los segmentos antenales distales, que son responsables de su sentido del olfato. Los cambios de ruta en respuesta a los cambios de 180° en la dirección del viento exhibidos por estos escarabajos todavía estaban significativamente agrupados alrededor de 180°. En otras palabras, prácticamente no existe diferencia en el grado de orientación entre los escarabajos con y sin sentido del olfato.
Una conclusión intermedia es que los escarabajos peloteros utilizan el sol y el viento para orientarse. En este caso, bajo condiciones controladas de laboratorio, se encontró que la brújula del viento domina sobre la brújula solar en altitudes elevadas del sol, pero la situación comienza a cambiar cuando el sol se acerca al horizonte.
Esta observación indica que existe un sistema de brújula multimodal dinámico, en el que la interacción entre las dos modalidades cambia según la información sensorial. Es decir, el escarabajo navega en cualquier momento del día, apoyándose en la fuente de información más confiable en ese momento particular (el sol está bajo - el sol es una referencia; el sol está alto - el viento es una referencia).
A continuación, los científicos decidieron comprobar si el viento ayuda o no a orientar a los escarabajos. Para ello se preparó una arena de 1 m de diámetro con comida en el centro. En total, los escarabajos realizaron 20 puestas de sol en una posición alta del sol: 10 con viento y 10 sin viento (2F).
Como era de esperar, la presencia del viento aumentó la precisión de la orientación de los escarabajos. Cabe señalar que en las primeras observaciones de la precisión de la brújula solar, el cambio de azimut entre dos puestas sucesivas se duplica en una posición alta del Sol (>75°) en comparación con una posición más baja (<60°).
Entonces, nos dimos cuenta de que el viento juega un papel importante en la orientación de los escarabajos peloteros, compensando las imprecisiones de la brújula solar. Pero, ¿cómo recopila un escarabajo información sobre la velocidad y dirección del viento? Eso sí, lo más evidente es que esto ocurre a través de las antenas. Para comprobarlo, los científicos realizaron pruebas en interiores con un flujo de aire constante (3 m/s) con la participación de dos grupos de escarabajos, con y sin antenas (3A).
Imagen #3
El criterio principal para la precisión de la orientación fue el cambio de azimut entre dos aproximaciones cuando la dirección del flujo de aire cambiaba 180°.
Los cambios en la dirección del movimiento de los escarabajos con antenas se agruparon alrededor de 180°, a diferencia de los escarabajos sin antenas. Además, el cambio absoluto medio en azimut para los escarabajos sin antenas fue de 104,4 ± 36,0°, que es muy diferente del cambio absoluto para los escarabajos con antenas: 141,0 ± 45,0° (gráfico en 3V). Es decir, los escarabajos sin antenas no podían navegar normalmente con el viento. Sin embargo, todavía podían navegar bien gracias al sol.
en la imagen 3А muestra una configuración de prueba para probar la capacidad de los escarabajos para combinar información de diferentes modalidades sensoriales para ajustar su ruta. Para ello, la prueba incluyó ambos puntos de referencia (viento + sol) durante la primera aproximación, o solo un punto de referencia (sol o viento) durante la segunda. De esta forma se comparó la multimodalidad y la unimodalidad.
Las observaciones mostraron que los cambios en la dirección del movimiento de los escarabajos después de la transición de un punto de referencia multimodal a uno unimodal se concentraron alrededor de 0°: solo viento: −8,2 ± 64,3°; Sol solamente: 16,5 ± 51,6° (gráficos en el centro y a la derecha en 3C).
Esta característica de orientación no difería de la que se obtuvo en presencia de dos puntos de referencia (sol + viento) (gráfico a la izquierda en 3S).
Esto sugiere que, en condiciones controladas, un escarabajo puede utilizar un punto de referencia si el segundo no proporciona suficiente información, es decir, compensar la inexactitud de un punto de referencia con el segundo.
Si crees que los científicos se detuvieron ahí, entonces no es así. A continuación, fue necesario comprobar qué tan bien los escarabajos almacenan información sobre uno de los puntos de referencia y si la utilizarán en el futuro como complemento. Para ello se realizaron 4 aproximaciones: en la primera se colocó 1 punto de referencia (el sol), en la segunda y tercera se agregó un flujo de aire, y durante la cuarta solo hubo un flujo de aire. También se realizó una prueba donde los puntos de referencia estaban en orden inverso: viento, sol + viento, sol + viento, sol.
Una teoría provisional es que si los escarabajos pueden almacenar información sobre ambos puntos de referencia en la misma región de memoria espacial del cerebro, entonces deberían mantener la misma dirección en la primera y cuarta visitas, es decir, Los cambios en la dirección del movimiento deben agruparse alrededor de 0°.
Imagen #4
Los datos recopilados sobre el cambio de azimut durante las ejecuciones primera y cuarta confirmaron la suposición anterior (4A), que se confirmó aún más mediante modelos, cuyos resultados se representan en el gráfico 4C (izquierda).
Como control adicional, se realizaron pruebas donde el flujo de aire fue reemplazado por un punto ultravioleta (4B y 4C a la derecha). Los resultados fueron casi idénticos a los de las pruebas de sol y flujo de aire.
Para un conocimiento más detallado de los matices del estudio, recomiendo mirar и a él.
El acto final
La combinación de resultados de experimentos en entornos naturales y controlados mostró que en los escarabajos peloteros, la información visual y mecanosensorial convergen en una red neuronal común y se almacenan como una instantánea de una brújula multimodal. Una comparación de la eficacia de utilizar el sol o el viento como referencia mostró que los escarabajos tendían a utilizar la referencia que les proporcionaba más información. El segundo se utiliza como repuesto o complementario.
Esto puede parecernos algo muy común, pero no olvidemos que nuestro cerebro es mucho más grande que el de un pequeño bicho. Pero, como hemos aprendido, incluso las criaturas más pequeñas son capaces de realizar procesos mentales complejos, porque en la naturaleza la supervivencia depende de la fuerza o de la inteligencia y, con mayor frecuencia, de una combinación de ambas.
Viernes fuera de la cima:
Incluso los escarabajos se pelean por sus presas. Y no importa que la presa sea una bola de estiércol.
(BBC Tierra, David Attenborough)
¡Gracias por leer, mantén la curiosidad y que tengas un gran fin de semana chicos! 🙂
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Fuente: habr.com