Ada pertanyaan yang kami ajukan atau coba jawab: mengapa langit berwarna biru, berapa banyak bintang di langit, siapa yang lebih kuat - hiu putih atau paus pembunuh, dll. Dan ada pertanyaan yang tidak kami tanyakan, tapi itu tidak membuat jawabannya menjadi kurang menarik. Pertanyaan-pertanyaan tersebut antara lain: hal penting apa yang digabungkan oleh para ilmuwan dari universitas Lund (Swedia), Witwatersrand (Afrika Selatan), Stockholm (Swedia) dan WΓΌrzburg (Jerman)? Ini mungkin sesuatu yang sangat penting, sangat kompleks dan sangat berguna. Memang sulit untuk mengatakan dengan pasti tentang hal ini, tapi yang pasti sangat menarik, yaitu bagaimana kumbang kotoran bernavigasi di luar angkasa. Sekilas semua yang ada di sini sepele, namun dunia kita penuh dengan hal-hal yang tidak sesederhana kelihatannya, dan kumbang kotoran adalah buktinya. Jadi, apa yang unik dari sistem navigasi kumbang kotoran, bagaimana para ilmuwan mengujinya, dan apa hubungannya persaingan dengan sistem tersebut? Kami akan menemukan jawaban atas pertanyaan ini dan pertanyaan lainnya dalam laporan kelompok riset. Pergi.
Protagonis
Pertama-tama, ada baiknya mengenal tokoh utama penelitian ini. Dia kuat, pekerja keras, gigih, tampan dan penuh perhatian. Ia adalah kumbang kotoran dari keluarga super Scarabaeidae.
Kumbang kotoran mendapat nama yang tidak terlalu menarik karena preferensi gastronominya. Di satu sisi, hal ini agak menjijikkan, tetapi bagi kumbang kotoran, ini merupakan sumber nutrisi yang sangat baik, itulah sebabnya sebagian besar spesies dalam famili ini tidak memerlukan sumber makanan lain atau bahkan air. Satu-satunya pengecualian adalah spesies Deltochilum valgum, yang perwakilannya suka berpesta dengan kelabang.
Prevalensi kumbang kotoran membuat iri sebagian besar makhluk hidup lainnya, karena mereka hidup di semua benua kecuali Antartika. Habitatnya berkisar dari hutan sejuk hingga gurun panas. Tentu saja, lebih mudah untuk menemukan kumbang kotoran dalam jumlah besar di habitat hewan yang merupakan βpabrikβ produksi makanan mereka. Kumbang kotoran lebih suka menyimpan makanan untuk masa depan.
Video singkat tentang kumbang kotoran dan kompleksitas cara hidupnya (BBC, David Attenborough).
Spesies kumbang yang berbeda memiliki karakteristik adaptasi perilakunya masing-masing. Ada pula yang berbentuk bola-bola kotoran, yang digulung dari tempat pengumpulan dan dikubur dalam sebuah lubang. Yang lain menggali terowongan di bawah tanah, mengisinya dengan makanan. Dan yang lain lagi, yang mengetahui pepatah tentang Muhammad dan kesedihan, hanya hidup di tumpukan kotoran.
Persediaan makanan penting bagi kumbang, tetapi bukan karena alasan pelestarian diri, melainkan karena alasan merawat keturunannya di masa depan. Faktanya, larva kumbang kotoran hidup di tempat yang dikumpulkan induknya sebelumnya. Dan semakin banyak kotoran, yaitu makanan bagi larva, semakin besar kemungkinan mereka untuk bertahan hidup.
Saya menemukan rumusan ini dalam proses pengumpulan informasi, dan kedengarannya kurang bagus, terutama bagian terakhir:... Laki-laki berjuang untuk perempuan, menyandarkan kaki mereka ke dinding terowongan, dan mendorong lawan mereka dengan pertumbuhan seperti tanduk ... Beberapa laki-laki tidak memiliki tanduk dan oleh karena itu tidak terlibat dalam pertempuran, tetapi memiliki gonad dan penjaga yang lebih besar perempuan di terowongan berikutnya...
Baiklah, mari kita beralih dari liriknya langsung ke penelitiannya sendiri.
Seperti yang saya sebutkan sebelumnya, beberapa spesies kumbang kotoran membentuk bola dan menggulungnya dalam garis lurus, terlepas dari kualitas atau kesulitan rute yang dipilih, ke dalam lubang penyimpanan. Perilaku kumbang inilah yang paling kita kenal berkat banyak film dokumenter. Kita juga tahu bahwa selain kekuatan (beberapa spesies dapat mengangkat 1000 kali beratnya sendiri), preferensi gastronomi, dan kepedulian terhadap keturunannya, kumbang kotoran memiliki orientasi spasial yang sangat baik. Selain itu, mereka adalah satu-satunya serangga yang mampu bernavigasi di malam hari menggunakan bintang.
Di Afrika Selatan (lokasi pengamatan), kumbang kotoran, setelah menemukan βmangsaβ, membentuk bola dan mulai menggelindingkannya dalam garis lurus ke arah yang acak, yang terpenting menjauhi pesaing yang tidak segan-segan mengambil. makanan yang diperolehnya. Oleh karena itu, agar pelarian menjadi efektif, Anda harus terus bergerak ke arah yang sama, tanpa keluar jalur.
Matahari adalah titik acuan utama, seperti yang telah kita ketahui, namun matahari bukanlah yang paling dapat diandalkan. Ketinggian matahari berubah sepanjang hari, sehingga mengurangi keakuratan orientasi. Mengapa kumbang tidak mulai berlari berputar-putar, bingung arah dan memeriksa peta setiap 2 menit? Masuk akal untuk berasumsi bahwa matahari bukanlah satu-satunya sumber informasi untuk orientasi di ruang angkasa. Dan kemudian para ilmuwan menyarankan bahwa titik acuan kedua bagi kumbang adalah angin, atau lebih tepatnya arahnya. Ini bukanlah suatu keistimewaan yang unik, karena semut dan bahkan kecoak dapat menggunakan angin untuk menemukan jalan mereka.
Dalam penelitiannya, para ilmuwan memutuskan untuk menguji bagaimana kumbang kotoran menggunakan informasi sensorik multimodal ini, kapan mereka lebih suka bernavigasi berdasarkan matahari dan kapan berdasarkan arah angin, dan apakah mereka menggunakan kedua opsi tersebut secara bersamaan. Pengamatan dan pengukuran dilakukan di lingkungan alami subjek, serta dalam kondisi laboratorium yang disimulasikan dan dikendalikan.
Hasil penelitian
Dalam penelitian ini, peran subjek utama dimainkan oleh kumbang dari spesies tersebut Scarabaeus lamarcki, dan pengamatan lingkungan alam dilakukan di wilayah peternakan Stonehenge, dekat Johannesburg (Afrika Selatan).
Gambar No.1: perubahan kecepatan angin pada siang hari (Π), perubahan arah angin pada siang hari (Π).
Pengukuran awal kecepatan dan arah angin telah dilakukan. Pada malam hari, kecepatan terendah (<0,5 m/s), namun meningkat menjelang fajar, mencapai puncak harian (3 m/s) antara pukul 11:00 dan 13:00 (ketinggian matahari βΌ70Β°).
Nilai kecepatannya penting karena melebihi ambang batas 0,15 m/s yang diperlukan untuk orientasi menotaktik kumbang kotoran. Dalam hal ini, puncak kecepatan angin bertepatan dengan puncak aktivitas kumbang Scarabaeus lamarcki.
Kumbang menggelindingkan mangsanya dalam garis lurus dari tempat pengumpulan hingga jarak yang cukup jauh. Rata-rata, seluruh rute memakan waktu 6.1 Β± 3.8 menit. Oleh karena itu, selama kurun waktu tersebut mereka harus mengikuti rute tersebut setepat mungkin.
Jika kita berbicara tentang arah angin, maka selama periode aktivitas maksimum kumbang (06:30 hingga 18:30), rata-rata perubahan arah angin selama periode waktu 6 menit tidak lebih dari 27.0Β°.
Dengan menggabungkan data kecepatan dan arah angin sepanjang hari, para ilmuwan percaya bahwa kondisi cuaca seperti itu cukup untuk navigasi multimoda kumbang.
Gambar #2
Saatnya untuk mengamati. Untuk menguji kemungkinan pengaruh angin terhadap karakteristik orientasi spasial kumbang kotoran, dibuatlah βarenaβ melingkar dengan makanan di tengahnya. Kumbang bebas menggelindingkan bola yang mereka bentuk ke segala arah dari pusat dengan adanya aliran udara yang terkendali dan stabil dengan kecepatan 3 m/s. Pengujian ini dilakukan pada hari cerah ketika ketinggian matahari bervariasi sepanjang hari sebagai berikut: β₯75Β° (tinggi), 45β60Β° (tengah), dan 15β30Β° (rendah).
Perubahan aliran udara dan posisi matahari dapat berubah hingga 180Β° antara dua kunjungan kumbang (2Π). Perlu juga mempertimbangkan fakta bahwa kumbang tidak menderita sklerosis, dan oleh karena itu setelah kunjungan pertama mereka mengingat rute yang telah mereka pilih. Mengetahui hal ini, para ilmuwan memperhitungkan perubahan sudut keluar dari arena selama masuknya kumbang berikutnya sebagai salah satu indikator keberhasilan orientasi.
Ketika ketinggian matahari β₯75Β° (tinggi), perubahan azimuth sebagai respons terhadap perubahan arah angin 180Β° antara set pertama dan kedua dikelompokkan sekitar 180Β° (P <0,001, uji V) dengan perubahan rata-rata 166.9 Β± 79.3 Β° (2B). Dalam hal ini, perubahan posisi matahari (menggunakan cermin) sebesar 180Β° menyebabkan reaksi halus sebesar 13,7 Β± 89,1Β° (lingkaran bawah pada 2B).
Menariknya, pada ketinggian matahari sedang dan rendah, kumbang tetap mengikuti rutenya meskipun ada perubahan arah angin - ketinggian rata-rata: -15,9 Β± 40,2Β°; P <0,001; ketinggian rendah: 7,1 Β± 37,6Β°, P <0,001 (2C ΠΈ 2D). Namun perubahan arah sinar matahari sebesar 180Β° menimbulkan reaksi sebaliknya, yaitu perubahan radikal arah jalur kumbang - tinggi rata-rata: 153,9 Β± 83,3Β°; ketinggian rendah: β162 Β± 69,4Β°; P < 0,001 (lingkaran bawah masuk 2Π, 2S ΠΈ 2D).
Mungkin orientasinya tidak dipengaruhi oleh angin itu sendiri, tapi oleh bau. Untuk mengujinya, kelompok kedua kumbang uji menghilangkan segmen antena distalnya, yang bertanggung jawab atas indra penciumannya. Perubahan rute sebagai respons terhadap perubahan arah angin 180Β° yang ditunjukkan oleh kumbang ini masih mengelompok secara signifikan di sekitar 180Β°. Dengan kata lain, hampir tidak ada perbedaan derajat orientasi antara kumbang yang memiliki indra penciuman dan yang tidak.
Kesimpulan antara adalah kumbang kotoran menggunakan matahari dan angin dalam orientasinya. Dalam hal ini, dalam kondisi laboratorium yang terkendali, ditemukan bahwa kompas angin mendominasi kompas matahari pada ketinggian matahari yang tinggi, namun keadaan mulai berubah ketika matahari mendekati cakrawala.
Pengamatan ini menunjukkan bahwa terdapat sistem kompas multimodal dinamis, di mana interaksi antara dua modalitas berubah sesuai dengan informasi sensorik. Artinya, kumbang bernavigasi kapan saja sepanjang hari, dengan mengandalkan sumber informasi yang paling dapat diandalkan pada saat itu (matahari rendah - matahari adalah referensi; matahari tinggi - angin adalah referensi).
Selanjutnya, para ilmuwan memutuskan untuk memeriksa apakah angin membantu mengarahkan kumbang atau tidak. Untuk itu disiapkan arena berdiameter 1 m dengan makanan di tengahnya. Secara total, kumbang melakukan 20 matahari terbenam pada posisi tinggi matahari: 10 dengan angin dan 10 tanpa angin (2F).
Seperti yang diharapkan, kehadiran angin meningkatkan akurasi orientasi kumbang. Perlu dicatat bahwa dalam pengamatan awal akurasi kompas matahari, perubahan azimuth antara dua set berturut-turut menjadi dua kali lipat pada posisi matahari tinggi (>75Β°) dibandingkan dengan posisi lebih rendah (<60Β°).
Jadi, kami menyadari bahwa angin memainkan peran penting dalam orientasi kumbang kotoran, sehingga mengimbangi ketidakakuratan kompas matahari. Namun bagaimana kumbang mengumpulkan informasi tentang kecepatan dan arah angin? Tentu saja, hal yang paling jelas adalah hal ini terjadi melalui antena. Untuk memverifikasi hal ini, para ilmuwan melakukan pengujian di dalam ruangan dengan aliran udara konstan (3 m/s) dengan partisipasi dua kelompok kumbang - dengan dan tanpa antena (3A).
Gambar #3
Kriteria utama akurasi orientasi adalah perubahan azimuth antara dua pendekatan ketika arah aliran udara berubah 180Β°.
Perubahan arah pergerakan kumbang berantena mengelompok sekitar 180Β°, berbeda dengan kumbang tanpa antena. Selain itu, rata-rata perubahan absolut azimuth untuk kumbang tanpa antena adalah 104,4 Β± 36,0Β°, yang sangat berbeda dengan perubahan absolut untuk kumbang dengan antena - 141,0 Β± 45,0Β° (grafik dalam 3V). Artinya, kumbang tanpa antena tidak dapat bernavigasi secara normal di tengah angin. Namun, mereka masih terorientasi dengan baik oleh matahari.
Pada gambar 3Π menunjukkan pengaturan pengujian untuk menguji kemampuan kumbang dalam menggabungkan informasi dari modalitas sensorik yang berbeda untuk menyesuaikan rutenya. Untuk melakukan hal ini, pengujian mencakup kedua landmark (angin + matahari) pada pendekatan pertama, atau hanya satu landmark (matahari atau angin) pada pendekatan kedua. Dengan cara ini, multimodalitas dan unimodalitas dibandingkan.
Pengamatan menunjukkan bahwa perubahan arah pergerakan kumbang setelah transisi dari landmark multi- ke unimodal terkonsentrasi sekitar 0Β°: angin saja: β8,2 Β± 64,3Β°; matahari saja: 16,5 Β± 51,6Β° (grafik di tengah dan kanan 3C).
Karakteristik orientasi ini tidak berbeda dengan yang diperoleh dengan adanya dua landmark (matahari + angin) (grafik di sebelah kiri dalam 3S).
Hal ini menunjukkan bahwa, dalam kondisi terkendali, kumbang dapat menggunakan satu penanda jika penanda kedua tidak memberikan informasi yang cukup, yaitu mengkompensasi ketidakakuratan satu penanda dengan penanda kedua.
Jika Anda mengira para ilmuwan berhenti di situ, sebenarnya tidak demikian. Selanjutnya, penting untuk memeriksa seberapa baik kumbang menyimpan informasi tentang salah satu landmark, dan apakah mereka menggunakannya di masa depan sebagai pelengkap. Untuk itu dilakukan 4 pendekatan: pendekatan pertama terdapat 1 landmark (matahari), pendekatan kedua dan ketiga ditambah aliran udara, dan pendekatan keempat hanya aliran udara saja. Pengujian juga dilakukan dengan urutan terbalik: angin, matahari + angin, matahari + angin, matahari.
Teori tentatifnya adalah jika kumbang dapat menyimpan informasi tentang kedua penanda tersebut di wilayah memori spasial yang sama di otak, maka mereka harus mempertahankan arah yang sama pada kunjungan pertama dan keempat, yaitu. perubahan arah gerakan harus mengelompok sekitar 0Β°.
Gambar #4
Data yang dikumpulkan tentang perubahan azimuth pada putaran pertama dan keempat membenarkan asumsi di atas (4A), yang selanjutnya dikonfirmasi melalui pemodelan, yang hasilnya digambarkan pada grafik 4C (kiri).
Sebagai pemeriksaan tambahan, pengujian dilakukan dimana aliran udara digantikan oleh titik ultraviolet (4B dan 4C di sebelah kanan). Hasilnya hampir sama dengan tes sinar matahari dan aliran udara.
Untuk kenalan yang lebih detail dengan nuansa penelitian, saya sarankan untuk melihatnya ΠΈ untuk dia.
Bagian terakhir dr suatu karya sastra
Kombinasi hasil percobaan di lingkungan alami dan terkendali menunjukkan bahwa pada kumbang kotoran, informasi visual dan sensor mekano berkumpul dalam jaringan saraf umum dan disimpan sebagai cuplikan kompas multimodal. Perbandingan efektivitas penggunaan matahari atau angin sebagai referensi menunjukkan bahwa kumbang cenderung menggunakan referensi yang memberi mereka lebih banyak informasi. Yang kedua digunakan sebagai cadangan atau pelengkap.
Ini mungkin tampak seperti hal yang sangat umum bagi kita, tapi jangan lupa bahwa otak kita jauh lebih besar daripada otak serangga kecil. Namun, seperti yang telah kita pelajari, bahkan makhluk terkecil pun mampu melakukan proses mental yang kompleks, karena di alam liar, kelangsungan hidup Anda bergantung pada kekuatan atau kecerdasan, dan seringkali pada kombinasi keduanya.
Hari Jumat libur:
Bahkan kumbang pun berebut mangsa. Dan tidak masalah jika mangsanya adalah segumpal kotoran.
(BBC Bumi, David Attenborough)
Terima kasih telah membaca, tetap penasaran dan semoga akhir pekanmu menyenangkan kawan! π
Terima kasih untuk tetap bersama kami. Apakah Anda menyukai artikel kami? Ingin melihat konten yang lebih menarik? Dukung kami dengan melakukan pemesanan atau merekomendasikan kepada teman, Diskon 30% untuk pengguna Habr pada analog unik dari server level awal, yang kami ciptakan untuk Anda: (tersedia dengan RAID1 dan RAID10, hingga 24 core dan hingga 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 kali lebih murah? Hanya disini di Belanda! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - mulai $99! Membaca tentang
Sumber: www.habr.com