Hai preguntas que fixemos ou tentamos responder: por que o ceo é azul, cantas estrelas hai no ceo, quen é máis forte: un tiburón branco ou unha orca, etc. E hai preguntas que non fixemos, pero que non fai que a resposta sexa menos interesante. Tales preguntas inclúen as seguintes: que tan importante combinaron os científicos das universidades de Lund (Suecia), Witwatersrand (Sudáfrica), Estocolmo (Suecia) e Würzburg (Alemaña)? Probablemente isto sexa algo moi importante, moi complexo e incriblemente útil. Ben, é difícil dicir con certeza sobre isto, pero definitivamente é moi interesante, é dicir, como navegan os escaravellos no espazo. A primeira vista, aquí todo é trivial, pero o noso mundo está cheo de cousas que non son tan sinxelas como parecen, e os escaravellos son proba diso. Entón, que ten de único o sistema de navegación do escaravello esterco, como o probaron os científicos e que ten que ver a competencia con iso? A estas e outras preguntas atoparemos respostas no informe do grupo de investigación. Vaia.
Protagonista
En primeiro lugar, paga a pena coñecer o personaxe principal deste estudo. É forte, traballador, persistente, guapo e cariñoso. É un coleóptero da superfamilia Scarabaeidae.
Os escaravellos do esterco recibiron o seu nome pouco atractivo polas súas preferencias gastronómicas. Por unha banda, isto é un pouco bruto, pero para o escaravello esterco é unha excelente fonte de nutrientes, polo que a maioría das especies desta familia non necesitan outras fontes de alimento nin sequera de auga. A única excepción é a especie Deltochilum valgum, cuxos representantes adoran festexar os ciempiés.
A prevalencia dos escaravellos de esterco é a envexa da maioría das outras criaturas vivas, xa que viven en todos os continentes excepto na Antártida. O hábitat varía desde bosques frescos ata desertos quentes. Obviamente, é máis doado atopar grandes concentracións de coleópteros en hábitats animais que son "fábricas" para a produción dos seus alimentos. Os escaravellos de esterco prefiren almacenar alimentos para o futuro.
Un pequeno vídeo sobre os escaravellos de esterco e as complexidades do seu modo de vida (BBC, David Attenborough).
As diferentes especies de escaravellos teñen as súas propias características de adaptación do comportamento. Algunhas forman bólas de esterco, que se enrolan desde o lugar de recollida e se enterran nun burato. Outros cavan túneles baixo terra, enchéndoos de comida. E aínda outros, que coñecen o dito sobre Mahoma e a dor, simplemente viven en montes de esterco.
O abastecemento de alimentos é importante para o escaravello, pero non tanto por razóns de autoconservación, senón por motivos de coidado da futura descendencia. O caso é que as larvas dos escaravellos do esterco viven no que os seus pais recolleron antes. E canto máis esterco, é dicir, alimento para as larvas, máis probabilidades teñen de sobrevivir.
Atopei esta formulación no proceso de recollida de información, e non soa moi ben, especialmente a última parte:... Os machos loitan polas femias, apoiando os pés contra as paredes do túnel e empurrando ao seu opoñente con excrecencias parecidas a cornos... Algúns machos non teñen cornos e, polo tanto, non participan en combate, pero teñen gónadas e garda máis grandes. a femia no seguinte túnel...
Ben, pasemos das letras directamente á propia investigación.
Como mencionei anteriormente, algunhas especies de coleópteros forman bólas e enrólanas en liña recta, independentemente da calidade ou dificultade da ruta escollida, nun burato de almacenamento. Este comportamento destes escaravellos é o que máis coñecemos grazas a numerosos documentais. Tamén sabemos que, ademais da forza (algunhas especies poden levantar 1000 veces o seu propio peso), as preferencias gastronómicas e o coidado da súa descendencia, os escaravellos esterco teñen unha excelente orientación espacial. Ademais, son os únicos insectos que poden navegar pola noite usando as estrelas.
En Sudáfrica (o lugar das observacións), un escaravello de esterco, despois de atopar a "presa", forma unha bola e comeza a rolala en liña recta nunha dirección aleatoria, o máis importante lonxe dos competidores que non dubidarán en levar. os alimentos que obtivo. Polo tanto, para que unha fuga sexa efectiva, cómpre moverse na mesma dirección todo o tempo, sen desviarse.
O sol é o principal punto de referencia, como xa sabemos, pero non é o máis fiable. A altura do sol cambia ao longo do día, o que reduce a precisión da orientación. Por que os escaravellos non comezan a correr en círculos, confundíndose na dirección e revisando o mapa cada 2 minutos? É lóxico supoñer que o sol non é a única fonte de información para a orientación no espazo. E entón os científicos suxeriron que o segundo punto de referencia para os escaravellos é o vento, ou máis ben a súa dirección. Esta non é unha característica única, xa que as formigas e ata as cascudas son capaces de usar o vento para atopar o seu camiño.
No seu traballo, os científicos decidiron probar como os escaravellos de esterco usan esta información sensorial multimodal, cando prefiren navegar polo sol e cando pola dirección do vento, e se usan ambas opcións simultaneamente. Realizáronse observacións e medicións no medio natural dos suxeitos, así como en condicións de laboratorio simuladas e controladas.
Resultados da investigación
Neste estudo, o papel do suxeito principal foi desempeñado por un escaravello da especie Scarabaeus lamarcki, e realizáronse observacións no medio natural no territorio da granxa de Stonehenge, preto de Johannesburgo (Sudáfrica).
Imaxe no 1: cambios na velocidade do vento durante o día (А), cambios na dirección do vento durante o día (В).
Realizáronse medicións previas da velocidade e dirección do vento. Pola noite, a velocidade era máis baixa (<0,5 m/s), pero aumentou máis preto do amencer, alcanzando un pico diario (3 m/s) entre as 11:00 e as 13:00 (altitude solar ~70°).
Os valores de velocidade son notables porque superan o limiar de 0,15 m/s necesario para a orientación menotáctica dos coleópteros. Neste caso, a velocidade máxima do vento coincide na hora do día coa actividade máxima dos escaravellos Scarabaeus lamarcki.
Os escaravellos arrolan as súas presas en liña recta dende o punto de recollida ata unha distancia bastante grande. De media, o percorrido completo dura 6.1 ± 3.8 minutos. Polo tanto, durante este período de tempo deberán seguir o percorrido coa maior precisión posible.
Se falamos da dirección do vento, durante o período de máxima actividade dos escaravellos (de 06:30 a 18:30), o cambio medio na dirección do vento durante un período de tempo de 6 minutos non supera os 27.0 °.
Ao combinar datos sobre a velocidade e dirección do vento ao longo do día, os científicos cren que tales condicións meteorolóxicas son suficientes para a navegación multimodal dos escaravellos.
Imaxe #2
É hora de observar. Para probar a posible influencia do vento nas características de orientación espacial dos escaravellos, creouse unha "arena" circular con comida no centro. Os escaravellos tiñan liberdade para rodar as bólas que formaban en calquera dirección desde o centro en presenza dun fluxo de aire controlado e estable a unha velocidade de 3 m/s. Estas probas realizáronse en días despexados nos que a altitude do sol variou ao longo do día do seguinte xeito: ≥75° (alto), 45-60° (medio) e 15-30° (baixo).
Os cambios no fluxo de aire e na posición do sol poden cambiar ata 180° entre dúas visitas ao escaravello (2A). Tamén hai que ter en conta que os escaravellos non padecen esclerose, polo que despois da primeira visita lembran a ruta que escolleron. Sabendo isto, os científicos teñen en conta os cambios no ángulo de saída da area durante a entrada posterior do escaravello como un dos indicadores do éxito da orientación.
Cando a altitude do sol era ≥75° (alta), os cambios no acimut en resposta a un cambio de 180° na dirección do vento entre o primeiro e o segundo conxuntos agrupáronse arredor de 180° (P < 0,001, proba V) cun cambio medio de 166.9 ± 79.3. ° (2B). Neste caso, un cambio na posición do sol (usouse un espello) de 180° provocou unha reacción sutil de 13,7 ± 89,1° (círculo inferior no 2B).
Curiosamente, en altitudes medias e baixas do sol, os escaravellos pegáronse ás súas rutas a pesar dos cambios na dirección do vento - altitude media: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; altitude baixa: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). Pero cambiar a dirección dos raios solares en 180° tivo a reacción contraria, é dicir, un cambio radical na dirección da ruta do escaravello - altura media: 153,9 ± 83,3°; altitude baixa: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (círculos inferiores en 2A, 2S и 2D).
Quizais a orientación non estea influenciada polo propio vento, senón polos cheiros. Para probar isto, a un segundo grupo de escaravellos de proba elimináronse os seus segmentos antenais distais, responsables do seu olfacto. Os cambios de ruta en resposta aos cambios de 180° na dirección do vento que exhibían estes escaravellos aínda estaban significativamente agrupados arredor dos 180°. Noutras palabras, practicamente non hai diferenzas no grao de orientación entre os escaravellos con e sen olfacto.
Unha conclusión intermedia é que os escaravellos de esterco usan o sol e o vento na súa orientación. Neste caso, en condicións controladas de laboratorio, comprobouse que o compás do vento domina sobre o solar no caso de grandes altitudes solares, pero a situación comeza a cambiar cando o sol se achega ao horizonte.
Esta observación indica que existe un sistema de compás multimodal dinámico, no que a interacción entre as dúas modalidades cambia segundo a información sensorial. É dicir, o escaravello navega a calquera hora do día, confiando na fonte de información máis fiable nese momento concreto (o sol está baixo - o sol é unha referencia; o sol está alto - o vento é unha referencia).
A continuación, os científicos decidiron comprobar se o vento axuda a orientar os escaravellos ou non. Para iso preparouse unha area cun diámetro de 1 m con comida no centro. En total, os escaravellos fixeron 20 postas de sol nunha posición elevada do sol: 10 con vento e 10 sen vento (2F).
Como era de esperar, a presenza de vento aumentou a precisión da orientación dos escaravellos. Nótase que nas primeiras observacións da precisión do compás solar, o cambio de acimut entre dous conxuntos sucesivos duplícase nunha posición solar alta (>75°) en comparación cunha posición inferior (<60°).
Entón, decatámonos de que o vento xoga un papel importante na orientación dos escaravellos de esterco, compensando as imprecisións do compás solar. Pero como recolle un escaravello información sobre a velocidade e dirección do vento? Por suposto, o máis obvio é que isto pasa a través das antenas. Para verificalo, os científicos realizaron probas en interiores cun fluxo de aire constante (3 m/s) coa participación de dous grupos de escaravellos, con e sen antenas (3A).
Imaxe #3
O criterio principal para a precisión da orientación foi o cambio de acimut entre dúas aproximacións cando a dirección do fluxo de aire cambiaba 180°.
Os cambios na dirección de movemento dos escaravellos con antenas agrupáronse arredor de 180°, en contraste cos escaravellos sen antenas. Ademais, o cambio absoluto medio no acimut dos escaravellos sen antenas foi de 104,4 ± 36,0°, o que é moi diferente do cambio absoluto dos escaravellos con antenas: 141,0 ± 45,0° (gráfico en 3V). É dicir, os escaravellos sen antenas non podían navegar normalmente co vento. Porén, aínda estaban ben orientados polo sol.
Na imaxe 3A mostra unha configuración de proba para probar a capacidade dos escaravellos para combinar información de diferentes modalidades sensoriais para axustar o seu percorrido. Para iso, a proba incluíu os dous fitos (vento + sol) durante a primeira aproximación, ou só un fito (sol ou vento) durante a segunda. Deste xeito, comparouse a multimodalidade e a unimodalidade.
As observacións mostraron que os cambios na dirección de movemento dos escaravellos despois da transición dun punto de referencia multimodal a un unimodal concentráronse arredor dos 0°: só vento: −8,2 ± 64,3°; só sol: 16,5 ± 51,6° (gráficos no centro e á dereita 3C).
Esta característica de orientación non difería da que se obtivo en presenza de dous puntos de referencia (sol + vento) (gráfico da esquerda en 3S).
Isto suxire que, en condicións controladas, un escaravello pode usar un punto de referencia se o segundo non proporciona información suficiente, é dicir, compensar a imprecisión dun punto co segundo.
Se pensas que os científicos pararon aí, entón isto non é así. A continuación, foi necesario comprobar o ben que os escaravellos almacenan información sobre un dos puntos de referencia e se a usan no futuro como complemento. Para iso, realizáronse 4 aproximacións: na primeira houbo 1 fito (o sol), na segunda e na terceira engadiuse un fluxo de aire e durante a cuarta só houbo un fluxo de aire. Tamén se realizou unha proba onde os puntos de referencia estaban en orde inversa: vento, sol + vento, sol + vento, sol.
Unha teoría tentativa é que se os escaravellos poden almacenar información sobre ambos puntos de referencia na mesma rexión da memoria espacial do cerebro, entón deberían manter a mesma dirección na primeira e na cuarta visita, é dicir. os cambios na dirección do movemento deberían agruparse en torno a 0°.
Imaxe #4
Os datos recollidos sobre o cambio de acimut durante a primeira e a cuarta carreiras confirmaron a suposición anterior (4A), que se confirmou aínda máis mediante o modelado, cuxos resultados aparecen representados no gráfico 4C (esquerda).
Como comprobación adicional, realizáronse probas onde o fluxo de aire foi substituído por un punto ultravioleta (4B e 4C á dereita). Os resultados foron case idénticos aos das probas de sol e fluxo de aire.
Para un coñecemento máis detallado dos matices do estudo, recoméndolle ollar и a el.
Epílogo
A combinación de resultados de experimentos en ambientes naturais e controlados mostrou que nos escaravellos esterco, a información visual e mecanosensorial conflúen nunha rede neuronal común e gárdanse como unha instantánea dun compás multimodal. Unha comparación da eficacia de usar o sol ou o vento como referencia mostrou que os escaravellos tendían a utilizar a referencia que lles proporcionaba máis información. O segundo utilízase como recambio ou complementario.
Isto pode parecer algo moi común para nós, pero non esquezas que o noso cerebro é moito máis grande que o dun pequeno bicho. Pero, como aprendimos, incluso as criaturas máis pequenas son capaces de procesos mentais complexos, xa que en estado salvaxe a túa supervivencia depende da forza ou da intelixencia, e na maioría das veces dunha combinación de ambas.
Venres fóra de tope:
Mesmo os escaravellos pelexan polas presas. E non importa que a presa sexa unha bola de esterco.
(BBC Earth, David Attenborough)
Grazas por ler, manteña a curiosidade e que teñades unha boa fin de semana rapaces! 🙂
Grazas por estar connosco. Gústanche os nosos artigos? Queres ver máis contido interesante? Apóyanos facendo un pedido ou recomendando a amigos, Desconto do 30 % para os usuarios de Habr nun análogo único de servidores de nivel de entrada, que inventamos nós para ti: (dispoñible con RAID1 e RAID10, ata 24 núcleos e ata 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 veces máis barato? Só aquí nos Países Baixos! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - desde $ 99! Ler sobre
Fonte: www.habr.com