गोबर बीटल के लिए जीपीएस: एक मल्टीमॉडल ओरिएंटेशन सिस्टम

ऐसे प्रश्न हैं जो हमने पूछे या उत्तर देने का प्रयास किया: आकाश नीला क्यों है, आकाश में कितने तारे हैं, कौन अधिक शक्तिशाली है - सफेद शार्क या किलर व्हेल, आदि। और ऐसे प्रश्न भी हैं जो हमने नहीं पूछे, लेकिन इससे उत्तर कम दिलचस्प नहीं हो जाता। ऐसे प्रश्नों में निम्नलिखित शामिल हैं: लुंड (स्वीडन), विटवाटरसैंड (दक्षिण अफ्रीका), स्टॉकहोम (स्वीडन) और वुर्जबर्ग (जर्मनी) विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों ने संयुक्त रूप से क्या इतना महत्वपूर्ण किया? यह संभवतः बहुत महत्वपूर्ण, बहुत जटिल और अविश्वसनीय रूप से उपयोगी चीज़ है। खैर, इसके बारे में निश्चित रूप से कहना मुश्किल है, लेकिन यह निश्चित रूप से बहुत दिलचस्प है, अर्थात्, गोबर के भृंग अंतरिक्ष में कैसे नेविगेट करते हैं। पहली नज़र में, यहाँ सब कुछ तुच्छ है, लेकिन हमारी दुनिया ऐसी चीज़ों से भरी है जो उतनी सरल नहीं हैं जितनी लगती हैं, और गोबर के भृंग इसका प्रमाण हैं। तो, डंग बीटल के नेविगेशन सिस्टम के बारे में इतना अनोखा क्या है, वैज्ञानिकों ने इसका परीक्षण कैसे किया और प्रतिस्पर्धा का इससे क्या लेना-देना है? इन और अन्य सवालों के जवाब हमें शोध समूह की रिपोर्ट में मिलेंगे। जाना।

नायक

सबसे पहले, इस अध्ययन के मुख्य चरित्र को जानना उचित है। वह मजबूत, मेहनती, लगातार, सुंदर और देखभाल करने वाला है। यह सुपरफैमिली स्कारैबाइडे का एक गोबर भृंग है।

गोबर भृंगों को उनकी गैस्ट्रोनॉमिक प्राथमिकताओं के कारण बहुत आकर्षक नाम नहीं मिला। एक ओर, यह थोड़ा स्थूल है, लेकिन गोबर के बीटल के लिए यह पोषक तत्वों का एक उत्कृष्ट स्रोत है, यही कारण है कि इस परिवार की अधिकांश प्रजातियों को भोजन या यहां तक ​​​​कि पानी के अन्य स्रोतों की आवश्यकता नहीं होती है। एकमात्र अपवाद डेल्टोचिलम वाल्गम प्रजाति है, जिसके प्रतिनिधि सेंटीपीड पर दावत करना पसंद करते हैं।

गोबर बीटल की व्यापकता अधिकांश अन्य जीवित प्राणियों के लिए ईर्ष्या का विषय है, क्योंकि वे अंटार्कटिका को छोड़कर सभी महाद्वीपों पर रहते हैं। इनका निवास स्थान ठंडे जंगलों से लेकर गर्म रेगिस्तानों तक है। जाहिर है, जानवरों के आवासों में गोबर बीटल की बड़ी सांद्रता को ढूंढना आसान है जो उनके भोजन के उत्पादन के लिए "कारखाने" हैं। गोबर भृंग भविष्य के लिए भोजन संग्रहित करना पसंद करते हैं।

गोबर के बीटल और उनके जीवन के तरीके की जटिलताओं के बारे में एक लघु वीडियो (बीबीसी, डेविड एटनबरो)।

भृंगों की विभिन्न प्रजातियों की अपनी व्यवहारिक अनुकूलन विशेषताएँ होती हैं। कुछ खाद के गोले बनाते हैं, जिन्हें संग्रहण स्थल से लुढ़काकर एक छेद में दबा दिया जाता है। अन्य लोग भूमिगत सुरंग खोदते हैं, और उन्हें भोजन से भर देते हैं। और फिर भी अन्य, जो मोहम्मद और दुःख के बारे में कहावत जानते हैं, बस गोबर के ढेर में रहते हैं।

भृंग के लिए खाद्य आपूर्ति महत्वपूर्ण है, लेकिन आत्म-संरक्षण के कारणों के लिए नहीं, बल्कि भविष्य की संतानों की देखभाल के कारणों के लिए। तथ्य यह है कि गोबर बीटल लार्वा उसी में रहते हैं जो उनके माता-पिता ने पहले एकत्र किया था। और जितना अधिक खाद, यानी लार्वा के लिए भोजन, उनके जीवित रहने की संभावना उतनी ही अधिक होगी।

जानकारी एकत्र करने की प्रक्रिया में मुझे यह सूत्रीकरण मिला, और यह बहुत अच्छा नहीं लगता, विशेषकर अंतिम भाग:... नर मादाओं के लिए लड़ते हैं, सुरंग की दीवारों के खिलाफ अपने पैर टिकाते हैं, और अपने प्रतिद्वंद्वी को सींग जैसी वृद्धि के साथ धक्का देते हैं ... कुछ पुरुषों के पास सींग नहीं होते हैं और इसलिए वे युद्ध में शामिल नहीं होते हैं, लेकिन उनके पास बड़े गोनाड और रक्षक होते हैं अगली सुरंग में मादा...

खैर, चलिए गीत से सीधे शोध की ओर बढ़ते हैं।

जैसा कि मैंने पहले उल्लेख किया है, गोबर भृंगों की कुछ प्रजातियाँ गेंदें बनाती हैं और उन्हें चुने हुए मार्ग की गुणवत्ता या कठिनाई की परवाह किए बिना, भंडारण छेद में एक सीधी रेखा में रोल करती हैं। इन भृंगों के इसी व्यवहार से हम अनेक वृत्तचित्रों की बदौलत सबसे अधिक परिचित हैं। हम यह भी जानते हैं कि ताकत के अलावा (कुछ प्रजातियां अपने वजन से 1000 गुना अधिक वजन उठा सकती हैं), गैस्ट्रोनॉमिक प्राथमिकताएं और अपनी संतानों की देखभाल के अलावा, गोबर बीटल में उत्कृष्ट स्थानिक अभिविन्यास होता है। इसके अलावा, वे एकमात्र ऐसे कीड़े हैं जो रात में तारों का उपयोग करके नेविगेट करने में सक्षम हैं।

दक्षिण अफ्रीका में (अवलोकन का स्थान), एक गोबर बीटल, "शिकार" पाकर, एक गेंद बनाती है और इसे एक यादृच्छिक दिशा में एक सीधी रेखा में रोल करना शुरू कर देती है, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि यह उन प्रतिस्पर्धियों से दूर है जो इसे छीनने में संकोच नहीं करेंगे। इसने जो भोजन प्राप्त किया है। इसलिए, भागने को प्रभावी बनाने के लिए, आपको बिना रास्ता भटके हर समय एक ही दिशा में आगे बढ़ना होगा।

जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, सूर्य मुख्य संदर्भ बिंदु है, लेकिन यह सबसे विश्वसनीय नहीं है। सूर्य की ऊंचाई पूरे दिन बदलती रहती है, जिससे अभिविन्यास की सटीकता कम हो जाती है। भृंग वृत्ताकारों में दौड़ना, दिशा में भ्रमित होना और हर 2 मिनट में नक्शा जाँचना क्यों नहीं शुरू कर देते? यह मानना ​​तर्कसंगत है कि सूर्य स्थानिक अभिविन्यास के लिए जानकारी का एकमात्र स्रोत नहीं है। और फिर वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि भृंगों के लिए दूसरा संदर्भ बिंदु हवा, या यों कहें कि उसकी दिशा है। यह कोई अनोखी विशेषता नहीं है, क्योंकि चींटियाँ और यहाँ तक कि तिलचट्टे भी अपना रास्ता खोजने के लिए हवा का उपयोग करने में सक्षम हैं।

अपने काम में, वैज्ञानिकों ने यह परीक्षण करने का निर्णय लिया कि गोबर भृंग इस मल्टीमॉडल संवेदी जानकारी का उपयोग कैसे करते हैं, कब वे सूर्य द्वारा नेविगेट करना पसंद करते हैं और कब हवा की दिशा से, और क्या वे दोनों विकल्पों का एक साथ उपयोग करते हैं। अवलोकन और माप विषयों के प्राकृतिक वातावरण के साथ-साथ अनुरूपित, नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों में किए गए थे।

अध्ययन के परिणाम

इस अध्ययन में मुख्य विषय की भूमिका एक बीटल प्रजाति ने निभाई स्कारैबियस लामार्की, और जोहान्सबर्ग (दक्षिण अफ्रीका) के पास स्टोनहेंज फार्म के क्षेत्र में प्राकृतिक वातावरण में अवलोकन किए गए।

छवि संख्या 1: दिन के दौरान हवा की गति में परिवर्तन (А), दिन के दौरान हवा की दिशा में परिवर्तन (В).

हवा की गति और दिशा का प्रारंभिक माप किया गया। रात में, गति सबसे कम (<0,5 मीटर/सेकेंड) थी, लेकिन भोर के करीब बढ़ गई, 3:11 और 00:13 (सौर ऊंचाई ∼00°) के बीच दैनिक शिखर (70 मीटर/सेकेंड) तक पहुंच गई।

गति मान उल्लेखनीय हैं क्योंकि वे गोबर भृंगों के मेनोटैक्टिक अभिविन्यास के लिए आवश्यक 0,15 मीटर/सेकेंड की सीमा से अधिक हैं। इस मामले में, हवा की चरम गति दिन के समय भृंगों की चरम गतिविधि के साथ मेल खाती है स्कारैबियस लामार्की.

भृंग अपने शिकार को संग्रहण स्थल से काफी बड़ी दूरी तक एक सीधी रेखा में घुमाते हैं। औसतन, पूरे मार्ग में 6.1 ± 3.8 मिनट लगते हैं। इसलिए, इस अवधि के दौरान उन्हें यथासंभव सटीक मार्ग का पालन करना चाहिए।

अगर हम हवा की दिशा की बात करें तो भृंगों की अधिकतम गतिविधि की अवधि (06:30 से 18:30 तक) के दौरान, 6 मिनट की समय अवधि के दौरान हवा की दिशा में औसत परिवर्तन 27.0° से अधिक नहीं होता है।

पूरे दिन हवा की गति और दिशा के डेटा को मिलाकर, वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि ऐसी मौसम की स्थिति बीटल के मल्टीमॉडल नेविगेशन के लिए पर्याप्त है।

छवि #2

यह निरीक्षण करने का समय है. गोबर भृंगों की स्थानिक अभिविन्यास विशेषताओं पर हवा के संभावित प्रभाव का परीक्षण करने के लिए, केंद्र में भोजन के साथ एक गोलाकार "अखाड़ा" बनाया गया था। भृंग अपने द्वारा बनाई गई गेंदों को 3 मीटर/सेकेंड की गति से नियंत्रित, स्थिर वायु प्रवाह की उपस्थिति में केंद्र से किसी भी दिशा में रोल करने के लिए स्वतंत्र थे। ये परीक्षण स्पष्ट दिनों में किए गए जब सूरज की ऊंचाई पूरे दिन इस प्रकार बदलती रहती थी: ≥75° (उच्च), 45-60° (मध्य), और 15-30° (कम)।

दो भृंगों के दौरे के बीच वायु प्रवाह और सूर्य की स्थिति में परिवर्तन 180° तक बदल सकता है (2А). इस तथ्य पर भी विचार करना उचित है कि भृंग स्केलेरोसिस से पीड़ित नहीं होते हैं, और इसलिए पहली यात्रा के बाद उन्हें वह मार्ग याद रहता है जिसे उन्होंने चुना है। यह जानते हुए, वैज्ञानिक बीटल के बाद के प्रवेश के दौरान अखाड़े से बाहर निकलने के कोण में परिवर्तन को अभिविन्यास की सफलता के संकेतकों में से एक के रूप में ध्यान में रखते हैं।

जब सूर्य की ऊंचाई ≥75° (उच्च) होती है, तो पहले और दूसरे सेट के बीच हवा की दिशा में 180° परिवर्तन के जवाब में अज़ीमुथ में परिवर्तन 180 ± 0,001 के औसत परिवर्तन के साथ 166.9° (पी <79.3, वी परीक्षण) के आसपास क्लस्टर किया गया था। ° (2B). इस मामले में, सूर्य की स्थिति (एक दर्पण का उपयोग किया गया था) में 180° परिवर्तन के कारण 13,7 ± 89,1° (निचला वृत्त) की सूक्ष्म प्रतिक्रिया हुई 2B).

दिलचस्प बात यह है कि, मध्यम और निम्न सूर्य ऊंचाई पर, हवा की दिशा में बदलाव के बावजूद भृंग अपने मार्ग पर बने रहे - औसत ऊंचाई: -15,9 ± 40,2°; पी <0,001; कम ऊंचाई: 7,1 ± 37,6°, पी < 0,001 (2C и 2D). लेकिन सूर्य की किरणों की दिशा 180° बदलने से विपरीत प्रतिक्रिया हुई, यानी भृंग के मार्ग की दिशा में आमूलचूल परिवर्तन - औसत ऊँचाई: 153,9 ± 83,3°; कम ऊंचाई: −162 ± 69,4°; पी <0,001 (निचले घेरे में 2А, 2S и 2D).

शायद अभिविन्यास हवा से नहीं, बल्कि गंध से प्रभावित होता है। इसका परीक्षण करने के लिए, परीक्षण भृंगों के एक दूसरे समूह के डिस्टल एंटेना खंड, जो उनकी गंध की अनुभूति के लिए जिम्मेदार होते हैं, हटा दिए गए। इन भृंगों द्वारा प्रदर्शित हवा की दिशा में 180° परिवर्तन के जवाब में मार्ग परिवर्तन अभी भी 180° के आसपास महत्वपूर्ण रूप से एकत्रित थे। दूसरे शब्दों में, गंध की अनुभूति के साथ और उसके बिना भृंगों के बीच अभिविन्यास की डिग्री में वस्तुतः कोई अंतर नहीं होता है।

एक मध्यवर्ती निष्कर्ष यह है कि गोबर के भृंग अपने अभिविन्यास में सूर्य और हवा का उपयोग करते हैं। इस मामले में, नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, यह पाया गया कि उच्च सूर्य की ऊंचाई पर पवन दिशा सूचक यंत्र सौर दिशा सूचक यंत्र पर हावी हो जाता है, लेकिन जब सूर्य क्षितिज के करीब पहुंचता है तो स्थिति बदलने लगती है।

यह अवलोकन इंगित करता है कि एक गतिशील मल्टीमॉडल कम्पास प्रणाली मौजूद है, जिसमें दो तौर-तरीकों के बीच की बातचीत संवेदी जानकारी के अनुसार बदलती रहती है। यानी, भृंग दिन के किसी भी समय, उस विशेष क्षण में जानकारी के सबसे विश्वसनीय स्रोत पर भरोसा करते हुए नेविगेट करता है (सूरज नीचा है - सूरज एक संदर्भ है; सूरज ऊंचा है - हवा एक संदर्भ है)।

इसके बाद, वैज्ञानिकों ने यह जांचने का निर्णय लिया कि क्या हवा भृंगों को दिशा दिखाने में मदद करती है या नहीं। इस प्रयोजन के लिए, केंद्र में भोजन के साथ 1 मीटर व्यास वाला एक अखाड़ा तैयार किया गया था। कुल मिलाकर, भृंगों ने सूर्य के उच्च स्थान पर 20 सूर्यास्त किए: 10 हवा के साथ और 10 बिना हवा के (2F).

जैसा कि अपेक्षित था, हवा की उपस्थिति ने भृंगों की अभिविन्यास सटीकता को बढ़ा दिया। यह देखा गया है कि सौर कम्पास सटीकता के प्रारंभिक अवलोकनों में, दो क्रमिक सेटों के बीच दिगंश में परिवर्तन उच्च सूर्य स्थिति (>75°) पर निचली स्थिति (<60°) की तुलना में दोगुना हो जाता है।

तो, हमने महसूस किया कि हवा गोबर भृंगों के उन्मुखीकरण में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जो सौर कम्पास की अशुद्धियों की भरपाई करती है। लेकिन भृंग हवा की गति और दिशा के बारे में जानकारी कैसे एकत्र करता है? बेशक, सबसे स्पष्ट बात यह है कि यह एंटीना के माध्यम से होता है। इसे सत्यापित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने भृंगों के दो समूहों की भागीदारी के साथ निरंतर वायु प्रवाह (3 मीटर/सेकेंड) पर घर के अंदर परीक्षण किए - एंटीना के साथ और बिना (3A).

छवि #3

अभिविन्यास सटीकता के लिए मुख्य मानदंड दो दृष्टिकोणों के बीच अज़ीमुथ में परिवर्तन था जब वायु प्रवाह की दिशा 180° बदल गई।

एंटीना वाले भृंगों की गति की दिशा में परिवर्तन, बिना एंटीना वाले भृंगों के विपरीत, 180° के आसपास क्लस्टर किए गए थे। इसके अलावा, एंटीना रहित भृंगों के लिए अज़ीमुथ में औसत पूर्ण परिवर्तन 104,4 ± 36,0° था, जो एंटीना वाले भृंगों के लिए पूर्ण परिवर्तन से बहुत अलग है - 141,0 ± 45,0° (ग्राफ़ इन) 3V). अर्थात्, एंटीना के बिना भृंग हवा में सामान्य रूप से नेविगेट नहीं कर सकते। हालाँकि, वे अभी भी सूर्य द्वारा अच्छी तरह उन्मुख थे।

छवि पर 3А अपने मार्ग को समायोजित करने के लिए विभिन्न संवेदी तौर-तरीकों से जानकारी को संयोजित करने की भृंगों की क्षमता का परीक्षण करने के लिए एक परीक्षण सेटअप दिखाता है। ऐसा करने के लिए, परीक्षण में पहले दृष्टिकोण के दौरान दोनों लैंडमार्क (हवा + सूरज), या दूसरे के दौरान केवल एक लैंडमार्क (सूरज या हवा) शामिल थे। इस प्रकार बहुविधता एवं एकरूपता की तुलना की गई।

अवलोकनों से पता चला कि मल्टी- से यूनीमॉडल लैंडमार्क में संक्रमण के बाद भृंगों की गति की दिशा में परिवर्तन 0° के आसपास केंद्रित थे: केवल हवा: -8,2 ± 64,3°; केवल सूर्य: 16,5 ± 51,6° (केंद्र में ग्राफ़ और दाईं ओर 3C).

यह अभिविन्यास विशेषता उस से भिन्न नहीं थी जो दो (सूर्य + हवा) स्थलों (बाईं ओर ग्राफ) की उपस्थिति में प्राप्त की गई थी 3S).

इससे पता चलता है कि, नियंत्रित परिस्थितियों में, एक बीटल एक लैंडमार्क का उपयोग कर सकता है यदि दूसरा पर्याप्त जानकारी प्रदान नहीं करता है, अर्थात, एक लैंडमार्क की अशुद्धि की भरपाई दूसरे से कर सकता है।

अगर आप सोचते हैं कि वैज्ञानिक यहीं रुक गए तो ऐसा नहीं है. इसके बाद, यह जांचना आवश्यक था कि भृंग किसी एक स्थलचिह्न के बारे में जानकारी कितनी अच्छी तरह संग्रहीत करते हैं, और क्या वे भविष्य में इसे पूरक के रूप में उपयोग करते हैं। इस उद्देश्य के लिए, 4 दृष्टिकोण अपनाए गए: पहले में 1 मील का पत्थर (सूर्य) था, दूसरे और तीसरे में वायु प्रवाह जोड़ा गया था, और चौथे के दौरान केवल वायु प्रवाह था। एक परीक्षण भी आयोजित किया गया था जहां स्थलचिह्न उल्टे क्रम में थे: हवा, सूरज + हवा, सूरज + हवा, सूरज।

एक अस्थायी सिद्धांत यह है कि यदि भृंग मस्तिष्क में एक ही स्थानिक स्मृति क्षेत्र में दोनों स्थलों के बारे में जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं, तो उन्हें पहली और चौथी यात्राओं में एक ही दिशा बनाए रखनी चाहिए, यानी। गति की दिशा में परिवर्तन 0° के आसपास होना चाहिए।

छवि #4

पहले और चौथे रन के दौरान अज़ीमुथ में परिवर्तन पर एकत्रित डेटा ने उपरोक्त धारणा (4ए) की पुष्टि की, जिसे मॉडलिंग के माध्यम से आगे की पुष्टि की गई, जिसके परिणाम ग्राफ 4सी (बाएं) में दर्शाए गए हैं।

अतिरिक्त जांच के रूप में, परीक्षण किए गए जहां वायु प्रवाह को एक पराबैंगनी स्पॉट (दाईं ओर 4बी और 4सी) से बदल दिया गया। परिणाम लगभग सूर्य और वायु प्रवाह परीक्षणों के समान थे।

अध्ययन की बारीकियों के साथ अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं देखने की सलाह देता हूं वैज्ञानिकों की रिपोर्ट и अतिरिक्त सामग्री उसे।

उपसंहार

प्राकृतिक और नियंत्रित दोनों वातावरणों में प्रयोगों के परिणामों के संयोजन से पता चला कि गोबर बीटल में, दृश्य और मैकेनोसेंसरी जानकारी एक सामान्य तंत्रिका नेटवर्क में परिवर्तित होती है और मल्टीमॉडल कंपास के स्नैपशॉट के रूप में संग्रहीत होती है। संदर्भ के रूप में सूर्य या हवा का उपयोग करने की प्रभावशीलता की तुलना से पता चला कि भृंग उस संदर्भ का उपयोग करते हैं जो उन्हें अधिक जानकारी प्रदान करता है। दूसरे का उपयोग अतिरिक्त या पूरक के रूप में किया जाता है।

यह हमारे लिए बहुत आम बात लग सकती है, लेकिन यह मत भूलिए कि हमारा दिमाग एक छोटे से कीड़े से भी कहीं ज्यादा बड़ा है। लेकिन, जैसा कि हमने सीखा है, यहां तक ​​कि सबसे छोटे जीव भी जटिल मानसिक प्रक्रियाओं में सक्षम हैं, क्योंकि जंगली में आपका अस्तित्व या तो ताकत या बुद्धि पर निर्भर करता है, और अक्सर दोनों के संयोजन पर।

शुक्रवार ऑफ-टॉप:

यहां तक ​​कि भृंग भी शिकार के लिए लड़ते हैं। और इससे कोई फर्क नहीं पड़ता कि शिकार गोबर का एक गोला है।
(बीबीसी अर्थ, डेविड एटनबरो)

पढ़ने के लिए धन्यवाद, उत्सुक रहें और आपका सप्ताहांत मंगलमय हो दोस्तों! 🙂

हमारे साथ रहने के लिए धन्यवाद। क्या आप हमारे लेख पसंद करते हैं? अधिक रोचक सामग्री देखना चाहते हैं? आदेश देकर या मित्रों को अनुशंसा करके हमारा समर्थन करें, प्रवेश स्तर के सर्वरों के एक अद्वितीय एनालॉग पर हैबर उपयोगकर्ताओं के लिए 30% की छूट, जिसका आविष्कार हमारे द्वारा आपके लिए किया गया था: VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps के बारे में पूरी सच्चाई $20 से या सर्वर कैसे साझा करें? (RAID1 और RAID10 के साथ उपलब्ध, 24 कोर तक और 40GB DDR4 तक)।

डेल R730xd 2 गुना सस्ता? केवल यहां 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 टीवी $199 से नीदरलैंड में! डेल R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - $99 से! के बारे में पढ़ा इन्फ्रास्ट्रक्चर कॉर्प का निर्माण कैसे करें। एक पैसा के लिए 730 यूरो मूल्य के डेल R5xd E2650-4 v9000 सर्वर के उपयोग के साथ वर्ग?

स्रोत: www.habr.com