{"id":35942,"date":"2019-10-31T22:07:54","date_gmt":"2019-10-31T19:07:54","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/gps-dlya-navoznogo-zhuka-multimodalnaya-sistema-orientirovaniya\/"},"modified":"2019-10-31T22:07:54","modified_gmt":"2019-10-31T19:07:54","slug":"gps-dlya-navoznogo-zhuka-multimodalnaya-sistema-orientirovaniya","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/es\/blog\/news\/gps-dlya-navoznogo-zhuka-multimodalnaya-sistema-orientirovaniya","title":{"rendered":"GPS para escarabajos de esti\u00e9rcol: sistema multimodal de orientaci\u00f3n","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\nHay preguntas que nos hemos hecho o intentado responder: por qu\u00e9 el cielo es azul, cu\u00e1ntas estrellas hay en el firmamento, qui\u00e9n es m\u00e1s fuerte: el tibur\u00f3n blanco o la orca, etc. Y hay preguntas que no hemos hecho, pero cuya respuesta no se vuelve menos interesante. Una de estas preguntas podr\u00eda ser: \u00bfqu\u00e9 decidieron investigar los cient\u00edficos de las universidades de Lund (Suecia), Wits (Sud\u00e1frica), Estocolmo (Suecia) y Wurzburgo (Alemania) en conjunto? Probablemente se trate de algo muy importante, muy complejo e incre\u00edblemente \u00fatil. Bueno, al respecto es dif\u00edcil afirmar algo con certeza, pero definitivamente es bastante intrigante, y en particular: c\u00f3mo se orientan en el espacio los escarabajos peloteros. A primera vista, parece trivial, pero nuestro mundo est\u00e1 lleno de cosas que no son tan simples como parecen, y los escarabajos peloteros son una prueba de ello. Entonces, \u00bfqu\u00e9 hay de \u00fanico en el sistema de navegaci\u00f3n del escarabajo pelotero, c\u00f3mo lo verificaron los cient\u00edficos y qu\u00e9 tiene que ver la competencia en esto? Encontraremos respuestas a estas y otras preguntas en el informe del grupo de investigaci\u00f3n. Vamos.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

El protagonista<\/h3>\n

\nEn primer lugar, hay que conocer al protagonista de esta investigaci\u00f3n. Es fuerte, trabajador, perseverante, atractivo y cari\u00f1oso. Es un escarabajo pelotero de la superfamilia de los escarabajos.<\/p>\n

\nLos escarabajos peloteros recibieron su poco atractivo nombre debido a sus preferencias gastron\u00f3micas. Por un lado, es un poco desagradable, pero para el escarabajo pelotero es una excelente fuente de nutrientes, raz\u00f3n por la cual la mayor\u00eda de las especies de esta familia no necesitan otras fuentes de alimento ni siquiera agua. La \u00fanica excepci\u00f3n es la especie Deltochilum valgum, cuyos miembros disfrutan de un banquete de ciempi\u00e9s.<\/p>\n

La abundancia de los escarabajos peloteros podr\u00eda ser envidiada por la mayor\u00eda de los otros seres vivos, ya que habitan en todos los continentes, excepto en la Ant\u00e1rtida. Su h\u00e1bitat var\u00eda desde bosques templados hasta desiertos calurosos. Es evidente que es m\u00e1s f\u00e1cil encontrar grandes agrupaciones de escarabajos peloteros en lugares donde habitan animales que son f\u00e1bricas para producir su comida. Los escarabajos peloteros prefieren almacenar comida para el futuro. <\/p>\n

\r\n \"Reproducir\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center>
\nUn breve video sobre los escarabajos peloteros y las dificultades de su estilo de vida (BBC, David Attenborough).<\/i><\/p>\n

Diferentes tipos de escarabajos tienen sus propias caracter\u00edsticas adaptativas de comportamiento. Algunos forman bolitas de esti\u00e9rcol que ruedan desde el lugar de recolecci\u00f3n y las entierran en su madriguera. Otros cavan t\u00faneles bajo tierra, llen\u00e1ndolos de comida. Y otros, quienes conocen el dicho sobre Mahoma y la monta\u00f1a, simplemente viven en grupos de esti\u00e9rcol.<\/p>\n

Las reservas de alimento son importantes para el escarabajo, no tanto por razones de supervivencia, sino por la preocupaci\u00f3n por su descendencia futura. La cuesti\u00f3n es que las larvas de los escarabajos copr\u00f3fagos viven de lo que sus padres recolectaron anteriormente. Y cuanto m\u00e1s esti\u00e9rcol, es decir, alimento para las larvas, mayor es la probabilidad de que sobrevivan. <\/p>\n

Me encontr\u00e9 con esta formulaci\u00f3n durante la recopilaci\u00f3n de informaci\u00f3n, y suena un poco rara, especialmente la parte final:<\/b>\u2026Los machos luchan por las hembras, apoy\u00e1ndose con las patas en las paredes del t\u00fanel y empujando a su oponente con ap\u00e9ndices en forma de cuerno\u2026 Algunos machos no tienen cuernos y, por lo tanto, no participan en la lucha, pero poseen gl\u00e1ndulas sexuales m\u00e1s grandes y acechan a una hembra en el t\u00fanel vecino\u2026<\/p>\n

Bueno, dejemos la l\u00edrica y pasemos directamente a la investigaci\u00f3n.<\/p>\n

Como mencion\u00e9 anteriormente, algunas especies de escarabajos copr\u00f3fagos forman bolitas y las ruedan en l\u00ednea recta, sin prestar atenci\u00f3n a la calidad y dificultad de la ruta elegida, hacia su madriguera de almacenamiento. Este comportamiento de estos escarabajos es el que mejor conocemos gracias a numerosos documentales. Tambi\u00e9n sabemos que, adem\u00e1s de su fuerza (algunas especies pueden levantar un peso mil veces mayor que el suyo), sus preferencias gastron\u00f3micas y su cuidado hacia la descendencia, los escarabajos copr\u00f3fagos se orientan muy bien en el espacio. M\u00e1s a\u00fan, son los \u00fanicos insectos capaces de orientarse por las estrellas durante la noche.<\/p>\n

En Sud\u00e1frica (lugar de la observaci\u00f3n), el escarabajo copr\u00f3fago, al encontrar una \"presa\", forma una bolita y comienza a rodarla en l\u00ednea recta en una direcci\u00f3n aleatoria, lo principal es alejarse de los competidores que no dudar\u00e1n en quitarle el alimento obtenido. Por lo tanto, para que la fuga sea efectiva, es necesario moverse en la misma direcci\u00f3n todo el tiempo, sin desviarse del rumbo. <\/p>\n

El sol es la principal referencia, como ya sabemos, pero no es la m\u00e1s confiable. La altura del sol cambia a lo largo del d\u00eda, lo que reduce la precisi\u00f3n de la orientaci\u00f3n. \u00bfPor qu\u00e9 los escarabajos no empiezan a dar vueltas, a confundirse en la direcci\u00f3n y a consultar un mapa cada 2 minutos? Es l\u00f3gico suponer que el sol no es la \u00fanica fuente de informaci\u00f3n para la orientaci\u00f3n en el espacio. Aqu\u00ed, los cient\u00edficos han sugerido que la direcci\u00f3n del viento es la segunda referencia para los escarabajos. Esta no es una caracter\u00edstica \u00fanica, ya que las hormigas e incluso las cucarachas pueden utilizar el viento para encontrar su camino.<\/p>\n

En su trabajo, los cient\u00edficos decidieron investigar c\u00f3mo los escarabajos peloteros utilizan esta informaci\u00f3n sensorial multimodal, cu\u00e1ndo prefieren orientarse seg\u00fan el sol y cu\u00e1ndo seg\u00fan la direcci\u00f3n del viento, y si utilizan ambas opciones simult\u00e1neamente. Se realizaron observaciones y mediciones en el h\u00e1bitat natural de los sujetos, as\u00ed como en condiciones controladas simuladas en laboratorio. <\/p>\n

Resultados de la investigaci\u00f3n<\/h3>\n

\nEn este estudio, el principal sujeto fue un escarabajo de la especie Scarabaeus lamarcki<\/i>, y las observaciones en el h\u00e1bitat natural se llevaron a cabo en la granja 'Stonehenge', cerca de Johannesburgo (Sud\u00e1frica). <\/p>\n

Imagen n.\u00ba 1: cambios en la velocidad del viento a lo largo del d\u00eda (A<\/b>), cambios en la direcci\u00f3n del viento a lo largo del d\u00eda (En<\/b>).<\/i><\/p>\n

Se llevaron a cabo mediciones preliminares de la velocidad y direcci\u00f3n del viento. Durante la noche, la velocidad fue la m\u00e1s baja (<0,5 m\/s), pero cerca del amanecer aumentaba, alcanzando su pico diario (3 m\/s) entre las 11:00 y las 13:00 (altura del sol \u223c70\u00b0).<\/p>\n

Las tasas de velocidad son notables porque superan el umbral de 0,15 m\/s, necesario para la orientaci\u00f3n menot\u00e1xica de los escarabajos peloteros. Adem\u00e1s, el pico de velocidad del viento coincide en el tiempo del d\u00eda con el pico de actividad de los escarabajos. Scarabaeus lamarcki<\/i>.<\/p>\n

Los escarabajos empujan su presa en l\u00ednea recta desde el lugar de recolecci\u00f3n a una distancia considerable. En promedio, toda la ruta toma 6.1 \u00b1 3.8 minutos. Por lo tanto, durante este intervalo de tiempo deben seguir la ruta con la m\u00e1xima precisi\u00f3n.<\/p>\n

En cuanto a la direcci\u00f3n del viento, durante el per\u00edodo de m\u00e1xima actividad de los escarabajos (de 06:30 a 18:30), el cambio medio en la direcci\u00f3n del viento en un lapso de 6 minutos no es m\u00e1s de 27.0\u00b0.<\/p>\n

Al combinar datos sobre la velocidad y direcci\u00f3n del viento a lo largo del d\u00eda, los cient\u00edficos consideran que estas condiciones meteorol\u00f3gicas son suficientes para la orientaci\u00f3n multimodal de los escarabajos.<\/p>\n

Imagen N\u00ba 2<\/i><\/p>\n

Lleg\u00f3 el momento de las observaciones. Para verificar la posible influencia del viento en las caracter\u00edsticas de orientaci\u00f3n de los escarabajos estercoleros en el espacio, se cre\u00f3 una 'arena' circular, en cuyo centro se encontraba alimento. Los escarabajos pod\u00edan rodar libremente las bolas que formaban en cualquier direcci\u00f3n desde el centro, bajo un flujo de aire estable controlado de 3 m\/s. Estas pruebas se llevaron a cabo en d\u00edas despejados, cuando la altura del sol variaba durante el d\u00eda de la siguiente manera: \u226575\u00b0 (alta), 45\u201360\u00b0 (media) y 15\u201330\u00b0 (baja).<\/p>\n

Los cambios en el flujo de aire y la posici\u00f3n del sol pueden variar en 180\u00b0 entre dos aproximaciones del escarabajo (2A<\/b>). Cabe tener en cuenta que los escarabajos no padecen de esclerosis, por lo que despu\u00e9s de la primera aproximaci\u00f3n recuerdan la ruta que han elegido. Sabiendo esto, los cient\u00edficos consideran los cambios en el \u00e1ngulo de salida de la arena durante la segunda aproximaci\u00f3n del escarabajo como uno de los indicadores de la eficacia de la orientaci\u00f3n. <\/p>\n

Con una altura del sol \u226575\u00b0 (alta), los cambios en el acimut en respuesta al cambio en la direcci\u00f3n del viento en 180\u00b0 entre la primera y segunda aproximaciones se agruparon alrededor de 180\u00b0 (P <0,001, prueba V) con un cambio promedio de 166,9 \u00b1 79,3\u00b0 (2B<\/b>). Adem\u00e1s, el cambio en la posici\u00f3n del sol (se utiliz\u00f3 un espejo) en 180\u00b0 provoc\u00f3 una reacci\u00f3n poco notable de 13,7 \u00b1 89,1\u00b0 (c\u00edrculo inferior en 2B<\/b>).<\/p>\n

Curiosamente, con una altura media y baja del sol, los escarabajos mantuvieron sus rutas a pesar de los cambios en la direcci\u00f3n del viento: altura media: -15,9 \u00b1 40,2\u00b0; P < 0,001; baja altura: 7,1 \u00b1 37,6\u00b0, P <0,001 (2C<\/b> y 2D<\/b>). Mientras que los cambios en la direcci\u00f3n de los rayos solares en 180\u00b0 tuvieron una reacci\u00f3n inversa, es decir, un cambio radical en la direcci\u00f3n de la ruta del escarabajo: altura media: 153,9 \u00b1 83,3\u00b0; baja altura: \u2212162 \u00b1 69,4\u00b0; P <0,001 (c\u00edrculos inferiores en 2A<\/b>, 2C<\/b> y 2D<\/b>).<\/p>\n

Puede que la orientaci\u00f3n no la afecte el viento en s\u00ed, sino los olores. Para verificar esto, a un segundo grupo de escarabajos se les eliminaron los segmentos distales de las antenas, responsables del olfato. Los cambios en la ruta en respuesta al cambio en la direcci\u00f3n del viento en 180\u00b0, demostrados por estos escarabajos, todav\u00eda estaban significativamente agrupados alrededor de 180\u00b0. En otras palabras, no hay diferencias en el grado de orientaci\u00f3n entre los escarabajos con y sin olfato.<\/p>\n

La conclusi\u00f3n intermedia es que los escarabajos esti\u00e9rcol utilizan el sol y el viento para orientarse. En condiciones de laboratorio controladas, se ha determinado que la br\u00fajula del viento prevalece sobre la del sol en el caso de grandes alturas del sol, pero la situaci\u00f3n comienza a cambiar cuando el sol se acerca al horizonte. <\/p>\n

Esta observaci\u00f3n sugiere que existe un sistema de br\u00fajula multimodal din\u00e1mico, en el que la interacci\u00f3n entre las dos modalidades cambia seg\u00fan la informaci\u00f3n sensorial. Es decir, el escarabajo se orienta en cualquier momento del d\u00eda dependiendo de la fuente de informaci\u00f3n m\u00e1s confiable en ese instante espec\u00edfico (sol bajo \u2014 referencia sol; sol alto \u2014 referencia viento).<\/p>\n

A continuaci\u00f3n, los cient\u00edficos decidieron comprobar si el viento ayuda a los escarabajos a orientarse o no. Para ello, se prepar\u00f3 una arena de un di\u00e1metro de 1 m con comida en el centro. En total, los escarabajos realizaron 20 intentos en alta posici\u00f3n solar: 10 con viento y 10 sin viento (2F<\/b>).<\/p>\n

Como se esperaba, la presencia de viento aument\u00f3 la precisi\u00f3n de la orientaci\u00f3n de los escarabajos. Se observa que en las primeras observaciones sobre la precisi\u00f3n de la br\u00fajula solar, el cambio de azimut entre dos intentos consecutivos se duplica en alta posici\u00f3n solar (> 75\u00b0) en comparaci\u00f3n con posiciones m\u00e1s bajas (<60\u00b0).<\/p>\n

As\u00ed que entendimos que el viento juega un papel importante en la orientaci\u00f3n de los escarabajos esti\u00e9rcol, compensando la imprecisi\u00f3n de la br\u00fajula solar. Pero, \u00bfc\u00f3mo recoge el escarabajo informaci\u00f3n sobre la velocidad y la direcci\u00f3n del viento? Por supuesto, es m\u00e1s obvio que esto ocurre a trav\u00e9s de sus antenas. Para asegurar esto, los cient\u00edficos realizaron pruebas en interiores con un flujo constante de aire (3 m\/s) con la participaci\u00f3n de dos grupos de escarabajos: con antenas y sin ellas (3A<\/b>). <\/p>\n

Imagen N\u00ba 3<\/i><\/p>\n

El principal criterio de precisi\u00f3n en la orientaci\u00f3n fue el cambio de azimut entre dos intentos al cambiar la direcci\u00f3n del flujo de aire en 180\u00b0.<\/p>\n

El cambio en la direcci\u00f3n del movimiento de los escarabajos con antenas se agrup\u00f3 alrededor de los 180\u00b0, a diferencia de los escarabajos sin antenas. Adem\u00e1s, el cambio absoluto medio de azimut en escarabajos sin antenas fue de 104,4 \u00b1 36,0\u00b0, lo cual difiere considerablemente del cambio absoluto en escarabajos con antenas \u2014 141,0 \u00b1 45,0\u00b0 (gr\u00e1fico en 3D<\/b>). Esto significa que los escarabajos sin antenas no pod\u00edan orientarse correctamente por el viento. Sin embargo, a\u00fan se orientaban bien por el sol.<\/p>\n

En la imagen 3A<\/b> se muestra la configuraci\u00f3n de la prueba para verificar la capacidad de los escarabajos para combinar informaci\u00f3n de diferentes modalidades sensoriales y ajustar su ruta. Para esto, en la prueba estaban presentes ambos puntos de referencia (viento + sol) durante el primer intento, o solo uno de los puntos de referencia (sol o viento) durante el segundo. De este modo se compararon la multimodalidad y la unimodalidad.<\/p>\n

Las observaciones mostraron que los cambios en la direcci\u00f3n de movimiento de los escarabajos al pasar de un punto de referencia multimodal a uno unimodal se concentraron alrededor de 0\u00b0: solo viento: \u22128,2 \u00b1 64,3\u00b0; solo sol: 16,5 \u00b1 51,6\u00b0 (gr\u00e1ficas en el centro y a la derecha en 3C<\/b>).<\/p>\n

Esta caracter\u00edstica de orientaci\u00f3n no era diferente de la obtenida con dos (sol + viento) puntos de referencia (gr\u00e1fica a la izquierda en 3C<\/b>).<\/p>\n

Esto indica que, en condiciones controladas, el escarabajo puede usar un punto de referencia si el segundo no proporciona informaci\u00f3n suficiente, es decir, compensar la inexactitud de un punto de referencia con el segundo. <\/p>\n

Si crees que los cient\u00edficos se detuvieron aqu\u00ed, est\u00e1s equivocado. Se necesitaba verificar qu\u00e9 tan bien los escarabajos recuerdan informaci\u00f3n sobre uno de los puntos de referencia, y si la utilizan en el futuro como complemento. Para esto, se realizaron 4 intentos: en el primero hab\u00eda 1 punto de referencia (sol), en el segundo y tercero se a\u00f1adi\u00f3 flujo de aire, y en el cuarto solo hubo flujo de aire. Tambi\u00e9n se realiz\u00f3 una prueba donde los puntos de referencia estaban en orden inverso: viento, sol+viento, sol+viento, sol.<\/p>\n

La teor\u00eda preliminar es que si los escarabajos pueden almacenar informaci\u00f3n sobre ambos puntos de referencia en la misma \u00e1rea de la memoria espacial en el cerebro, deber\u00edan mantener la misma direcci\u00f3n en el primer y cuarto intento, es decir, los cambios en la direcci\u00f3n de movimiento deber\u00edan agruparse alrededor de 0\u00b0.<\/p>\n

Imagen n\u00famero 4<\/p>\n

Los datos recopilados sobre el cambio de azimut durante el primer y cuarto intentos confirmaron la suposici\u00f3n anterior (4A), que fue adicionalmente respaldada por la simulaci\u00f3n, cuyos resultados se muestran en la gr\u00e1fica 4C (a la izquierda).<\/p>\n

Como verificaci\u00f3n adicional se realizaron pruebas en las que el flujo de aire fue reemplazado por un spot de ultravioleta (4B y 4C a la derecha). Los resultados fueron pr\u00e1cticamente id\u00e9nticos a los de las pruebas utilizando el sol y el flujo de aire.<\/p>\n

Para un conocimiento m\u00e1s detallado de las sutilezas de la investigaci\u00f3n, recomiendo echar un vistazo a el informe de los cient\u00edficos<\/a><\/noindex> y material adicional<\/a><\/noindex> a ello.<\/p>\n

Ep\u00edlogo<\/h3>\n

\nLa combinaci\u00f3n de resultados de experimentos tanto en entornos naturales como controlados mostr\u00f3 que la informaci\u00f3n visual y mecanosensorial en los escarabajos peloteros converge en una red neuronal com\u00fan y se almacena como una imagen de una br\u00fajula multimodal. La comparaci\u00f3n de la eficacia de usar el sol o el viento como referencia mostr\u00f3 que los escarabajos utilizan m\u00e1s aquel referente que les proporciona m\u00e1s informaci\u00f3n. El segundo se emplea como una opci\u00f3n de respaldo o complemento.<\/p>\n

Esto puede parecer bastante normal para nosotros, pero no debemos olvidar que nuestro cerebro es mucho m\u00e1s grande que el de un peque\u00f1o escarabajo. Sin embargo, como hemos entendido, incluso los seres m\u00e1s peque\u00f1os son capaces de procesos mentales complejos, ya que en condiciones de vida salvaje, tu supervivencia depende ya sea de la fuerza, de la inteligencia o, m\u00e1s a menudo, de una combinaci\u00f3n de ambos.<\/p>\n

Off-topic del viernes:<\/b>

\r\n \"Reproducir\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center>
\nHasta los escarabajos luchan por su comida. Y no importa que la presa sea una bolita de esti\u00e9rcol.
\n(BBC Earth, David Attenborough)<\/i><\/p>\n

Gracias por su atenci\u00f3n, \u00a1mant\u00e9nganse curiosos y que tengan un excelente fin de semana, chicos! \ud83d\ude42<\/p>\n

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\n
Fuente: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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