Postoje pitanja na koja smo postavili ili pokušali odgovoriti: zašto je nebo plavo, koliko zvijezda ima na nebu, tko je jači - bijeli morski pas ili kit ubojica itd. Ima i pitanja koja nismo postavili, ali to odgovor ne čini manje zanimljivim. Takva pitanja uključuju sljedeće: što su to tako važno spojili znanstvenici sa sveučilišta Lund (Švedska), Witwatersrand (Južna Afrika), Stockholm (Švedska) i Würzburg (Njemačka)? Ovo je vjerojatno nešto vrlo važno, vrlo složeno i nevjerojatno korisno. Dobro, teško je to sa sigurnošću reći, ali je svakako vrlo zanimljivo, naime, kako se balegari snalaze u prostoru. Na prvi pogled ovdje je sve trivijalno, ali naš svijet je pun stvari koje nisu tako jednostavne kao što se čine, a balegari su dokaz tome. Dakle, što je tako jedinstveno u navigacijskom sustavu balegara, kako su ga znanstvenici testirali i kakve veze s tim ima konkurencija? Odgovore na ova i druga pitanja pronaći ćemo u izvješću istraživačke skupine. Ići.
protagonista
Prije svega, vrijedi upoznati glavnog junaka ove studije. Snažan je, vrijedan, uporan, zgodan i brižan. To je balegar iz nadporodice Scarabaeidae.
Svoje ne baš atraktivno ime balegari su dobili zbog svojih gastronomskih preferencija. S jedne strane, to je malo grubo, ali za balegara je izvrstan izvor hranjivih tvari, zbog čega većina vrsta ove porodice ne treba druge izvore hrane, pa čak ni vode. Jedina iznimka je vrsta Deltochilum valgum, čiji se predstavnici vole gostiti stonogama.
Na rasprostranjenosti balegara zavidi većina drugih živih bića, budući da žive na svim kontinentima osim Antarktika. Stanište se kreće od hladnih šuma do vrućih pustinja. Očito je lakše pronaći velike koncentracije balegara u životinjskim staništima koja su “tvornice” za proizvodnju njihove hrane. Balegari radije spremaju hranu za budućnost.
Kratki video o balegarima i složenosti njihovog načina života (BBC, David Attenborough).
Različite vrste kornjaša imaju svoje karakteristike prilagodbe ponašanja. Neki oblikuju kuglice gnojiva, koje se kotrljaju s mjesta sakupljanja i zakopavaju u rupu. Drugi kopaju tunele pod zemljom, puneći ih hranom. A treći, koji znaju izreku o Muhamedu i tuzi, jednostavno žive u hrpama balege.
Zalihe hrane su važne za kornjaša, ali ne toliko zbog samoodržanja, koliko zbog brige za buduće potomstvo. Činjenica je da ličinke balegara žive u onome što su njihovi roditelji ranije sakupili. A što je više gnoja, odnosno hrane za ličinke, veća je vjerojatnost da će preživjeti.
Naišao sam na ovu formulaciju u procesu prikupljanja informacija, i ne zvuči baš dobro, pogotovo zadnji dio:... Mužjaci se bore za ženke, oslanjajući se nogama o zidove tunela, a protivnika guraju izraslinama nalik na rogove ... Neki mužjaci nemaju rogove i stoga ne sudjeluju u borbi, ali imaju veće spolne žlijezde i stražu ženka u susjednom tunelu...
Pa, prijeđimo s tekstova izravno na samo istraživanje.
Kao što sam ranije spomenula, neke vrste balegara formiraju kuglice i ravnomjerno ih kotrljaju, bez obzira na kvalitetu i težinu odabrane rute, u jamu za skladištenje. Upravo takvo ponašanje ovih kornjaša najbolje nam je poznato zahvaljujući brojnim dokumentarnim filmovima. Također znamo da osim snage (neke vrste mogu podići težinu 1000 puta veću od vlastite), gastronomskih sklonosti i brige za svoje potomstvo, balegari imaju odličnu prostornu orijentaciju. Štoviše, oni su jedini kukci koji se noću mogu kretati pomoću zvijezda.
U Južnoj Africi (mjesto promatranja), balegar, nakon što je pronašao "plijen", oblikuje loptu i počinje je kotrljati u ravnoj liniji u nasumičnim smjerovima, što je najvažnije od konkurenata koji se neće ustručavati oduzeti hranu koju je dobio. Stoga, da bi bijeg bio učinkovit, morate se cijelo vrijeme kretati u istom smjeru, bez skretanja s kursa.
Sunce je glavna referentna točka, kao što već znamo, ali nije najpouzdanija. Visina sunca se mijenja tijekom dana, što smanjuje točnost orijentacije. Zašto kornjaši ne počnu trčati u krug, zbunjujući se u smjeru i provjeravajući kartu svake 2 minute? Logično je pretpostaviti da sunce nije jedini izvor informacija za orijentaciju u prostoru. A onda su znanstvenici predložili da je druga referentna točka za kornjaše vjetar, odnosno njegov smjer. Ovo nije jedinstvena značajka, jer mravi, pa čak i žohari, mogu koristiti vjetar da pronađu svoj put.
Znanstvenici su u svom radu odlučili ispitati kako balegari koriste ove multimodalne senzorne informacije, kada se radije kreću prema suncu, a kada prema smjeru vjetra te koriste li obje opcije istovremeno. Promatranja i mjerenja obavljena su u prirodnom okruženju ispitanika, kao iu simuliranim, kontroliranim laboratorijskim uvjetima.
Rezultati istraživanja
U ovom istraživanju ulogu glavnog subjekta imala je vrsta kornjaša Scarabaeus lamarcki, a promatranja u prirodnom okruženju provedena su na području farme Stonehenge, u blizini Johannesburga (Južna Afrika).
Slika br. 1: promjene brzine vjetra tijekom dana (А), promjene smjera vjetra tijekom dana (В).
Izvršena su preliminarna mjerenja brzine i smjera vjetra. Noću je brzina bila najmanja (<0,5 m/s), ali se povećavala bliže zori, dostižući dnevni vrhunac (3 m/s) između 11:00 i 13:00 (solarna visina ~70°).
Vrijednosti brzine su značajne jer prelaze prag od 0,15 m/s potreban za menotaktičku orijentaciju balegara. U ovom slučaju, vršna brzina vjetra podudara se u doba dana s vršnom aktivnošću kornjaša Scarabaeus lamarcki.
Kornjaši kotrljaju svoj plijen u ravnoj liniji od sabirnog mjesta na prilično veliku udaljenost. U prosjeku, cijela ruta traje 6.1 ± 3.8 minuta. Stoga u tom vremenskom razdoblju moraju slijediti rutu što je točnije moguće.
Ako govorimo o smjeru vjetra, tada u razdoblju maksimalne aktivnosti kornjaša (od 06:30 do 18:30) prosječna promjena smjera vjetra u vremenskom razdoblju od 6 minuta nije veća od 27.0°.
Kombinirajući podatke o brzini i smjeru vjetra tijekom dana, znanstvenici smatraju da su takvi vremenski uvjeti dovoljni za multimodalnu navigaciju kornjaša.
Slika #2
Vrijeme je za promatranje. Kako bi se ispitao mogući utjecaj vjetra na karakteristike prostorne orijentacije balegara, napravljena je kružna „arena“ s hranom u središtu. Kornjaši su slobodno kotrljali kuglice koje su formirali u bilo kojem smjeru od središta u prisutnosti kontroliranog, stabilnog protoka zraka brzinom od 3 m/s. Ovi testovi su provedeni vedrih dana kada je visina sunca varirala tijekom dana na sljedeći način: ≥75° (visoko), 45–60° (srednje) i 15–30° (nisko).
Promjene u protoku zraka i položaju sunca mogu se promijeniti do 180° između dva posjeta kornjaša (2А). Također je vrijedno uzeti u obzir činjenicu da kornjaši ne boluju od skleroze, pa se nakon prvog posjeta sjećaju rute koju su odabrali. Znajući to, znanstvenici uzimaju u obzir promjene kuta izlaska iz arene tijekom naknadnog ulaska kornjaša kao jedan od pokazatelja uspješnosti orijentacije.
Kada je visina sunca ≥75° (visoka), promjene u azimutu kao odgovor na promjenu smjera vjetra od 180° između prvog i drugog seta bile su grupirane oko 180° (P < 0,001, V test) sa srednjom promjenom od 166.9 ± 79.3 ° (2B). U ovom slučaju, promjena položaja sunca (korišteno je zrcalo) za 180° izazvala je suptilnu reakciju od 13,7 ± 89,1° (donji krug na 2B).
Zanimljivo je da su se kornjaši na srednjim i niskim visinama sunca držali svojih ruta unatoč promjenama smjera vjetra - prosječna visina: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; niska nadmorska visina: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). No promjena smjera sunčevih zraka za 180° imala je suprotnu reakciju, odnosno radikalnu promjenu smjera putanje kornjaša - prosječna visina: 153,9 ± 83,3°; niska nadmorska visina: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (donji kružići u 2А, 2S и 2D).
Možda na orijentaciju ne utječe sam vjetar, već mirisi. Kako bi se to testiralo, drugoj skupini testnih kornjaša uklonjeni su distalni segmenti antene, koji su odgovorni za njihov osjet mirisa. Promjene rute kao odgovor na promjene smjera vjetra od 180° koje pokazuju ti kornjaši i dalje su bile značajno grupirane oko 180°. Drugim riječima, praktički nema razlike u stupnju orijentacije između kornjaša s njuhom i bez njega.
Međuzaključak je da balegari koriste sunce i vjetar za svoju orijentaciju. U ovom slučaju, u kontroliranim laboratorijskim uvjetima, utvrđeno je da kompas vjetra dominira nad solarnim kompasom na velikim visinama sunca, ali se situacija počinje mijenjati kada se sunce približi horizontu.
Ovo zapažanje ukazuje na to da postoji dinamički multimodalni sustav kompasa, u kojem se interakcija između dva modaliteta mijenja prema senzornim informacijama. Odnosno, kornjaš se kreće u bilo koje doba dana, oslanjajući se na najpouzdaniji izvor informacija u tom trenutku (sunce je nisko - sunce je referenca; sunce je visoko - vjetar je referenca).
Zatim su znanstvenici odlučili provjeriti pomaže li vjetar u orijentaciji kornjaša ili ne. U tu svrhu pripremljena je arena promjera 1 m s hranom u središtu. Ukupno su kornjaši napravili 20 zalazaka sunca na visokoj poziciji sunca: 10 s vjetrom i 10 bez vjetra (2F).
Kao što se i očekivalo, prisutnost vjetra povećala je točnost orijentacije kornjaša. Primijećeno je da je u ranim promatranjima točnosti solarnog kompasa, promjena azimuta između dva uzastopna seta udvostručena na visokom položaju sunca (>75°) u usporedbi s nižim položajem (<60°).
Dakle, shvatili smo da vjetar igra važnu ulogu u orijentaciji balegara, kompenzirajući netočnosti solarnog kompasa. Ali kako buba prikuplja informacije o brzini i smjeru vjetra? Naravno, najočitija stvar je da se to događa kroz antene. Kako bi to potvrdili, znanstvenici su proveli testove u zatvorenim prostorima pri konstantnom protoku zraka (3 m/s) uz sudjelovanje dviju skupina kornjaša - sa i bez antena (3A).
Slika #3
Glavni kriterij za točnost orijentacije bila je promjena azimuta između dva prilaza kada se smjer strujanja zraka promijenio za 180°.
Promjene u smjeru kretanja kornjaša s antenama bile su grupirane oko 180°, za razliku od kornjaša bez antena. Osim toga, srednja apsolutna promjena azimuta za kornjaše bez antena bila je 104,4 ± 36,0°, što se jako razlikuje od apsolutne promjene za kornjaše s antenama - 141,0 ± 45,0° (grafikon u 3V). Odnosno, kornjaši bez antena nisu mogli normalno ploviti po vjetru. Međutim, još uvijek su se dobro orijentirali po suncu.
Na slici 3А prikazuje testnu postavu za testiranje sposobnosti kornjaša da kombiniraju informacije iz različitih osjetilnih modaliteta kako bi prilagodili svoju rutu. Da bi se to postiglo, test je uključivao oba orijentira (vjetar + sunce) tijekom prvog pristupa ili samo jedan orijentir (sunce ili vjetar) tijekom drugog. Na taj način uspoređena je multimodalnost i unimodalnost.
Promatranja su pokazala da su promjene u smjeru kretanja kornjaša nakon prijelaza s multi- na unimodalni orijentir koncentrirane oko 0°: samo vjetar: −8,2 ± 64,3°; samo sunce: 16,5 ± 51,6° (grafovi u sredini i desno dalje 3C).
Ova karakteristika orijentacije nije se razlikovala od one koja je dobivena u prisutnosti dva (sunce + vjetar) orijentira (grafikon lijevo u 3S).
To sugerira da, u kontroliranim uvjetima, kornjaš može koristiti jedan orijentir ako drugi ne daje dovoljno informacija, odnosno kompenzirati netočnost jednog orijentira drugim.
Ako mislite da su znanstvenici tu stali, onda to nije tako. Zatim je bilo potrebno provjeriti koliko kornjaši dobro pohranjuju informacije o nekom od orijentira te koriste li ih u budućnosti kao dopunu. U tu svrhu provedena su 4 pristupa: u prvom je bio 1 orijentir (sunce), u drugom i trećem dodan je protok zraka, a tijekom četvrtog samo protok zraka. Proveden je i test gdje su orijentiri bili obrnutim redoslijedom: vjetar, sunce + vjetar, sunce + vjetar, sunce.
Probna teorija je da ako kornjaši mogu pohraniti informacije o oba orijentira u istoj prostornoj memorijskoj regiji u mozgu, onda bi trebali zadržati isti smjer u prvom i četvrtom posjetu, tj. promjene smjera kretanja trebale bi se grupirati oko 0°.
Slika #4
Prikupljeni podaci o promjeni azimuta tijekom prve i četvrte vožnje potvrdili su gornju pretpostavku (4A), što je dodatno potvrđeno modeliranjem čiji su rezultati prikazani na grafikonu 4C (lijevo).
Kao dodatna provjera, provedeni su testovi gdje je strujanje zraka zamijenjeno ultraljubičastom točkom (4B i 4C desno). Rezultati su bili gotovo identični testovima na suncu i protoku zraka.
Za detaljnije upoznavanje s nijansama studije, preporučujem da pogledate и njemu.
Epilog
Kombinacija rezultata eksperimenata u prirodnom i kontroliranom okruženju pokazala je da se kod balegara vizualne i mehanosenzorne informacije spajaju u zajedničku neuronsku mrežu i pohranjuju kao snimku multimodalnog kompasa. Usporedba učinkovitosti korištenja sunca ili vjetra kao reference pokazala je da su kornjaši obično koristili referencu koja im je pružala više informacija. Drugi se koristi kao rezervni ili dopunski.
Ovo se može činiti kao vrlo uobičajena stvar za nas, ali ne zaboravite da je naš mozak mnogo veći od mozga male bube. No, kao što smo naučili, čak i najmanja stvorenja sposobna su za složene mentalne procese, jer u divljini vaš opstanak ovisi ili o snazi ili inteligenciji, a najčešće o kombinaciji obojega.
Petak off-top:
Čak se i kornjaši bore oko plijena. I nije važno što je plijen lopta balege.
(BBC Earth, David Attenborough)
Hvala na čitanju, ostanite znatiželjni i želim vam ugodan vikend! 🙂
Hvala što ste ostali s nama. Sviđaju li vam se naši članci? Želite li vidjeti više zanimljivog sadržaja? Podržite nas narudžbom ili preporukom prijateljima, 30% popusta za korisnike Habra na jedinstveni analog početnih poslužitelja, koji smo izmislili za vas: (dostupno s RAID1 i RAID10, do 24 jezgre i do 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 puta jeftiniji? Samo ovdje u Nizozemskoj! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128 GB DDR3 2x960 GB SSD 1 Gbps 100 TB - od 99 USD! Pročitaj o
Izvor: www.habr.com