Vannak kérdések, amelyeket feltettünk vagy próbáltunk megválaszolni: miért kék az ég, hány csillag van az égen, ki az erősebb - fehér cápa vagy gyilkos bálna stb. És vannak kérdések, amelyeket nem tettünk fel, de ettől a válasz nem lesz kevésbé érdekes. Ilyen kérdések például a következők: mi volt olyan fontos a Lundi (Svédország), Witwatersrand (Dél-Afrika), Stockholmi (Svédország) és Würzburgi (Németország) egyetemek tudósai együttvéve? Ez valószínűleg valami nagyon fontos, nagyon összetett és hihetetlenül hasznos dolog. Nos, erről nehéz biztosat mondani, de mindenképpen nagyon érdekes, nevezetesen, hogy a trágyabogarak hogyan navigálnak az űrben. Első pillantásra itt minden triviális, de a világunk tele van olyan dolgokkal, amelyek nem olyan egyszerűek, mint amilyennek tűnnek, és a trágyabogarak is ezt bizonyítják. Tehát mi olyan egyedi a trágyabogár navigációs rendszerében, hogyan tesztelték a tudósok, és mi köze van ehhez a versenynek? Ezekre és más kérdésekre is választ kapunk a kutatócsoport beszámolójában. Megy.
főszereplő
Először is érdemes megismerni ennek a tanulmánynak a főszereplőjét. Erős, szorgalmas, kitartó, jóképű és gondoskodó. A Scarabaeidae szupercsaládból származó trágyabogár.
A trágyabogarak nem túl vonzó nevüket gasztronómiai preferenciáik miatt kapták. Ez egyrészt kicsit durva, de a trágyabogár számára kiváló tápanyagforrás, ezért a család legtöbb fajának nincs szüksége más táplálékra, sőt vízre sem. Az egyetlen kivétel a Deltochilum valgum faj, amelynek képviselői szeretnek százlábúakat lakmározni.
A trágyabogarak elterjedtségét a legtöbb más élőlény irigyli, mivel az Antarktiszon kívül minden kontinensen élnek. Az élőhely a hűvös erdőktől a forró sivatagokig terjed. Nyilvánvalóan könnyebb megtalálni a trágyabogarak nagy koncentrációját olyan állati élőhelyeken, amelyek „gyárak” a táplálékuk előállítására. A trágyabogarak szívesebben tárolják a táplálékot a jövő számára.
Rövid videó a trágyabogarakról és életmódjuk bonyolultságáról (BBC, David Attenborough).
A különböző bogárfajoknak megvannak a saját viselkedésbeli alkalmazkodási jellemzői. Néhányan trágyagolyókat formálnak, amelyeket a gyűjtőhelyről felgöngyölnek és egy lyukba temetnek. Mások alagutakat ásnak a föld alatt, és megtöltik élelmiszerrel. És még mások, akik ismerik a mondást Mohamedről és a gyászról, egyszerűen trágyakupacokban élnek.
A táplálék-ellátás fontos a bogár számára, de nem annyira az önfenntartás, hanem a leendő utódok gondozása miatt. A tény az, hogy a trágyabogár lárvái abban élnek, amit korábban szülőjük gyűjtött. És minél több trágyát, azaz táplálékot kapnak a lárvák, annál valószínűbb, hogy túlélik.
Az információgyűjtés során találkoztam ezzel a megfogalmazással, és nem hangzik túl jól, főleg az utolsó rész:... A hímek a nőstényekért harcolnak, lábukat az alagút falának támasztják, és szarvszerű kinövésekkel lökdösik ellenfelüket... Egyes hímeknek nincs szarva, ezért nem vesznek részt harcban, de nagyobb ivarmirigyük és őrzőjük van. a nőstény a következő alagútban...
Nos, térjünk át a dalszövegtől közvetlenül magához a kutatáshoz.
Ahogy korábban említettem, egyes trágyabogarak fajok golyókat formálnak, és a választott útvonal minőségétől, nehézségétől függetlenül egyenes vonalban egy tárolólyukba görgetik. Számos dokumentumfilmnek köszönhetően ezeknek a bogaraknak ezt a viselkedését ismerjük a legjobban. Azt is tudjuk, hogy a trágyabogarak az erőn (egyes fajok saját súlyuk 1000-szeresét is képesek emelni), a gasztronómiai preferenciákon és az utódgondozáson kívül kiváló térbeli tájékozódással rendelkeznek. Ráadásul ők az egyetlen rovarok, amelyek képesek éjszaka navigálni a csillagok segítségével.
Dél-Afrikában (a megfigyelések helye) egy trágyabogár, miután megtalálta a „zsákmányt”, labdát formál, és elkezdi azt egyenes vonalban, véletlenszerű irányba gurítani, ami a legfontosabb, hogy távolabb kerüljön a versenytársaktól, akik nem haboznak elvinni. a kapott élelmiszert. Ezért ahhoz, hogy a menekülés hatékony legyen, mindig ugyanabba az irányba kell haladnia anélkül, hogy eltérne az iránytól.
A nap a fő referenciapont, mint azt már tudjuk, de nem a legmegbízhatóbb. A nap magassága a nap folyamán változik, ami csökkenti a tájékozódás pontosságát. Miért nem kezdenek el körbe futni a bogarak, megzavarodva az irányt, és 2 percenként ellenőrizni a térképet? Logikus azt feltételezni, hogy a Nap nem az egyetlen információforrás a térben való tájékozódáshoz. Aztán a tudósok azt javasolták, hogy a bogarak második referenciapontja a szél, vagy inkább annak iránya. Ez nem egyedülálló tulajdonság, hiszen a hangyák, sőt a csótányok is képesek a szél segítségével eligazodni.
Munkájuk során a tudósok úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy a trágyabogarak hogyan használják fel ezt a multimodális szenzoros információt, mikor navigálnak inkább a nap és mikor a szél iránya szerint, és hogy egyszerre használják-e mindkét lehetőséget. A megfigyelések és mérések az alanyok természetes környezetében, valamint szimulált, ellenőrzött laboratóriumi körülmények között történtek.
Kutatási eredmények
Ebben a vizsgálatban a fő alany szerepét a fajhoz tartozó bogár játszotta Scarabaeus lamarcki, illetve a természeti környezetben végzett megfigyeléseket a Johannesburg melletti (Dél-Afrika) Stonehenge farm területén végezték.
1. kép: a szélsebesség változása napközben (А), a szél irányának változása napközben (В).
A szél sebességének és irányának előzetes méréseit elvégezték. Éjszaka volt a sebesség a legalacsonyabb (<0,5 m/s), de hajnalhoz közeledve nőtt, és 3:11 és 00:13 között érte el a napi csúcsot (00 m/s) (napmagasság ~70°).
A sebességértékek azért figyelemre méltóak, mert meghaladják a trágyabogarak menotaktikus orientációjához szükséges 0,15 m/s küszöbértéket. Ebben az esetben a szél csúcssebessége a napszakban esik egybe a bogarak csúcsaktivitásával Scarabaeus lamarcki.
A bogarak a gyűjtőhelytől egyenes vonalban görgetik zsákmányukat meglehetősen nagy távolságra. A teljes útvonal átlagosan 6.1 ± 3.8 percet vesz igénybe. Ezért ebben az időszakban a lehető legpontosabban kell követniük az útvonalat.
Ha szélirányról beszélünk, akkor a bogarak maximális aktivitásának időszakában (06:30-tól 18:30-ig) a szélirány átlagos változása 6 perces időtartam alatt legfeljebb 27.0°.
A szél sebességére és irányára vonatkozó adatok kombinálásával a tudósok úgy vélik, hogy az ilyen időjárási körülmények elegendőek a bogarak multimodális navigációjához.
2. kép
Ideje megfigyelni. A szélnek a trágyabogarak térbeli tájékozódási jellemzőire gyakorolt lehetséges hatásának tesztelésére egy kör alakú „arénát” hoztak létre táplálékkal a közepén. A bogarak irányított, stabil légáramlás mellett, 3 m/s sebességgel szabadon görgethették az általuk formált golyókat a középponttól bármely irányba. Ezeket a teszteket tiszta napokon végezték, amikor a nap magassága a nap folyamán a következőképpen változott: ≥75° (magas), 45-60° (középen) és 15-30° (alacsony).
A légáramlás és a nappozíció változása akár 180°-ban is változhat két bogárlátogatás között (2А). Érdemes azt is figyelembe venni, hogy a bogarak nem szenvednek szklerózisban, ezért az első látogatás után emlékeznek a választott útvonalra. Ennek ismeretében a tudósok figyelembe veszik az arénából való kilépési szög változásait a bogár későbbi belépése során, mint a tájékozódás sikerességének egyik mutatóját.
Amikor a nap magassága ≥ 75° (magas), az azimut változásai a szélirány 180°-os változására válaszul az első és a második sorozat között 180° körül csoportosultak (P < 0,001, V teszt) 166.9 ± 79.3 átlagos változással. ° (2B). Ebben az esetben a nap helyzetének 180°-os változása (tükröt használtak) 13,7 ± 89,1°-os finom reakciót váltott ki (alsó kör 2B).
Érdekes, hogy közepes és alacsony napmagasságon a bogarak a szélirány változása ellenére ragadtak az útvonalukhoz - átlagos magasság: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; kis magasság: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). De a napsugarak irányának 180°-kal történő megváltoztatása ellentétes reakciót eredményezett, vagyis gyökeresen megváltozott a bogár útvonalának iránya - átlagos magasság: 153,9 ± 83,3°; kis magasság: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (alsó körök 2А, 2S и 2D).
Talán a tájékozódást nem maga a szél, hanem a szagok befolyásolják. Ennek tesztelésére a tesztbogarak egy második csoportjából eltávolították a szaglásukért felelős disztális antennaszegmenseket. Az ezen bogarak által mutatott 180°-os szélirány-változásokra adott útvonal-változtatások továbbra is jelentős mértékben 180° körül csoportosultak. Más szóval, gyakorlatilag nincs különbség a tájékozódás mértékében a szagló és a szaglás nélküli bogarak között.
Köztes következtetés az, hogy a trágyabogarak a napot és a szelet használják tájékozódásuk során. Ebben az esetben ellenőrzött laboratóriumi körülmények között azt találták, hogy a széliránytű dominál a napiránytű felett nagy napmagasságban, de a helyzet akkor kezd megváltozni, amikor a nap közeledik a horizonthoz.
Ez a megfigyelés azt jelzi, hogy létezik egy dinamikus multimodális iránytűrendszer, amelyben a két modalitás közötti kölcsönhatás az érzékszervi információk szerint változik. Vagyis a bogár a nap bármely szakában navigál, az adott pillanatban a legmegbízhatóbb információforrásra támaszkodva (a nap alacsonyan van - a nap referencia; a nap magasan - a szél referencia).
Ezután a tudósok úgy döntöttek, hogy megvizsgálják, hogy a szél segít-e a bogarak tájékozódásában vagy sem. Erre a célra egy 1 méter átmérőjű arénát készítettek, közepén étellel. A bogarak összesen 20 naplementét készítettek a nap magas pontján: 10-et széllel és 10-et szél nélkül (2F).
Ahogy az várható volt, a szél jelenléte növelte a bogarak tájékozódási pontosságát. Meg kell jegyezni, hogy a szoláris iránytű pontosságának korai megfigyelései során a két egymást követő halmaz közötti azimut változása megduplázódik magas napállásnál (>75°), összehasonlítva alacsonyabb pozícióval (<60°).
Tehát rájöttünk, hogy a szél fontos szerepet játszik a trágyabogarak tájékozódásában, kompenzálva a szoláris iránytű pontatlanságait. De hogyan gyűjt egy bogár információt a szél sebességéről és irányáról? Természetesen a legnyilvánvalóbb az, hogy ez az antennákon keresztül történik. Ennek igazolására a tudósok beltéri vizsgálatokat végeztek állandó légáram mellett (3 m/s) két bogárcsoport részvételével - antennával és anélkül (3A).
3. kép
A tájékozódási pontosság fő kritériuma az irányszög változása volt két megközelítés között, amikor a légáramlás iránya 180°-kal megváltozott.
Az antennás bogarak mozgási irányának változásai 180° körül csoportosultak, ellentétben az antenna nélküli bogarakkal. Ezenkívül az antenna nélküli bogarak átlagos abszolút változása 104,4 ± 36,0° volt, ami nagyon eltér az antennás bogarak abszolút változásától – 141,0 ± 45,0° (grafikon 3V). Vagyis az antenna nélküli bogarak nem tudtak normálisan közlekedni a szélben. A nap azonban így is jól tájékozódtak.
A képen 3А egy tesztbeállítást mutat be annak tesztelésére, hogy a bogarak képesek-e kombinálni a különböző érzékszervi módozatokból származó információkat az útvonaluk beállításához. Ennek érdekében a teszt mindkét tereptárgyat (szél + nap) tartalmazta az első megközelítés során, vagy csak egy tereptárgyat (nap vagy szél) a másodiknál. Ily módon a multimodalitást és az unimodalitást hasonlították össze.
A megfigyelések azt mutatták, hogy a bogarak mozgási irányának változásai a multi-modális tereptárgyról az unimodális iránypontra való áttérés után 0° körül koncentrálódtak: csak szél: −8,2 ± 64,3°; csak nap: 16,5 ± 51,6° (grafikonok középen és jobbra 3C).
Ez a tájolási jellemző nem különbözött attól, amelyet két (nap + szél) tereptárgy jelenlétében kaptunk (grafikon a bal oldalon 3S).
Ez arra utal, hogy ellenőrzött körülmények között egy bogár használhat egy tereptárgyat, ha a második nem ad elegendő információt, vagyis kompenzálja az egyik tereptárgy pontatlanságát a másodikkal.
Ha úgy gondolja, hogy a tudósok megálltak itt, akkor ez nem így van. Ezt követően azt kellett ellenőrizni, hogy a bogarak mennyire tárolják az információkat az egyik tereptárgyról, és használják-e a jövőben kiegészítésként. Ebből a célból 4 megközelítést hajtottak végre: az elsőben 1 tereptárgy volt (a nap), a másodikban és a harmadikban légáramlást adtak hozzá, a negyedikben pedig csak légáramlás. Egy tesztet is végeztek, ahol a tereptárgyak fordított sorrendben voltak: szél, nap + szél, nap + szél, nap.
Egy kísérleti elmélet szerint ha a bogarak mindkét tereptárgyról információt tudnak tárolni ugyanabban a térbeli memória régióban az agyban, akkor az első és a negyedik látogatáskor ugyanazt az irányt kell tartaniuk, pl. a mozgási irány változásainak 0° körül kell csoportosulniuk.
4. kép
Az első és negyedik futtatás során az azimut változásáról összegyűjtött adatok megerősítették a fenti (4A) feltételezést, amelyet modellezéssel tovább erősítettek, melynek eredményeit a 4C grafikon (balra) ábrázolja.
Kiegészítő ellenőrzésként olyan teszteket végeztek, ahol a levegőáramot ultraibolya folttal helyettesítették (4B és 4C a jobb oldalon). Az eredmények szinte megegyeztek a nap- és légáramlási tesztekkel.
A tanulmány árnyalatainak részletesebb megismeréséhez javaslom, hogy tekintse meg и neki.
Epilógus
A természetes és ellenőrzött környezetben végzett kísérletek eredményeinek kombinációja azt mutatta, hogy a trágyabogarakban a vizuális és mechanoszenzoros információk egy közös neurális hálózatban konvergálnak, és egy multimodális iránytű pillanatképeként tárolódnak. A nap vagy a szél referenciaként való felhasználásának hatékonyságának összehasonlítása azt mutatta, hogy a bogarak hajlamosak voltak azt a hivatkozást használni, amely több információt szolgáltatott számukra. A második tartalékként vagy kiegészítőként használható.
Ez nagyon gyakori dolognak tűnhet számunkra, de ne felejtsük el, hogy agyunk sokkal nagyobb, mint egy kis poloskaé. De amint megtudtuk, még a legkisebb lények is képesek összetett mentális folyamatokra, mert a vadonban a túlélés vagy az erőn, vagy az intelligencián, és leggyakrabban a kettő kombinációján múlik.
péntek off-top:
Még a bogarak is harcolnak a zsákmányért. És nem számít, hogy a zsákmány egy trágyagolyó.
(BBC Earth, David Attenborough)
Köszönöm, hogy elolvastad, maradjatok kíváncsiak és kellemes hétvégét nektek! 🙂
Köszönjük, hogy velünk tartott. Tetszenek cikkeink? További érdekes tartalmakat szeretne látni? Támogass minket rendeléssel vagy ajánlj ismerőseidnek, 30% kedvezmény a Habr felhasználóknak a belépő szintű szerverek egyedülálló analógjára, amelyet mi találtunk ki Önnek: (RAID1 és RAID10, akár 24 maggal és akár 40 GB DDR4-gyel is elérhető).
Dell R730xd kétszer olcsóbb? Csak itt Hollandiában! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99 dollártól! Olvasni valamiről
Forrás: will.com