Það eru spurningar sem við spurðum eða reyndum að svara: hvers vegna er himinninn blár, hversu margar stjörnur eru á himninum, hver er sterkari - hvíthákarl eða háhyrningur o.s.frv. Og það eru spurningar sem við spurðum ekki, en það gerir svarið ekki minna áhugavert. Slíkar spurningar fela í sér eftirfarandi: hvaða mikilvægu sameinuðu vísindamenn frá háskólanum í Lundi (Svíþjóð), Witwatersrand (Suður-Afríku), Stokkhólmi (Svíþjóð) og Würzburg (Þýskalandi)? Þetta er líklega eitthvað mjög mikilvægt, mjög flókið og ótrúlega gagnlegt. Jæja, það er erfitt að segja með vissu um þetta, en það er örugglega mjög áhugavert, nefnilega hvernig saurbjöllur sigla í geimnum. Við fyrstu sýn er allt léttvægt hér en heimurinn okkar er fullur af hlutum sem eru ekki eins einfaldir og þeir virðast og mykjubjöllur eru sönnun þess. Svo, hvað er svona einstakt við leiðsögukerfi myrkjubjöllunnar, hvernig prófuðu vísindamenn það og hvað hefur samkeppni með það að gera? Svör við þessum og öðrum spurningum fáum við í skýrslu rannsóknarhópsins. Farðu.
Söguhetjan
Í fyrsta lagi er það þess virði að kynnast aðalpersónu þessarar rannsóknar. Hann er sterkur, vinnusamur, þrautseigur, myndarlegur og umhyggjusamur. Hún er saurbjalla úr yfirættinni Scarabaeidae.
Mykjubjöllur fengu ekki mjög aðlaðandi nafn sitt vegna matarlysta sinna. Annars vegar er þetta svolítið gróft, en fyrir saurbjölluna er hún frábær uppspretta næringarefna og þess vegna þurfa flestar tegundir þessarar fjölskyldu ekki aðra fæðu eða jafnvel vatn. Eina undantekningin er tegundin Deltochilum valgum, en fulltrúar hennar elska að veisla á margfætlum.
Útbreiðsla mykjubjalla er öfund flestra annarra lífvera, þar sem þær lifa í öllum heimsálfum nema Suðurskautslandinu. Búsvæðið er allt frá köldum skógum til heitra eyðimerkur. Augljóslega er auðveldara að finna mikið magn af saurbjöllum í búsvæðum dýra sem eru „verksmiðjur“ til að framleiða mat þeirra. Mykjubjöllur vilja helst geyma mat til framtíðar.
Stutt myndband um saurbjöllur og margbreytileika lífshátta þeirra (BBC, David Attenborough).
Mismunandi tegundir bjöllu hafa sín eigin hegðunaraðlögunareiginleika. Sumir mynda kúlur af mykju sem er rúllað frá söfnunarstaðnum og grafið í holu. Aðrir grafa göng neðanjarðar og fylla þau af mat. Og enn aðrir, sem þekkja orðatiltækið um Múhameð og sorgina, lifa einfaldlega í saurhrúgum.
Matarbirgðir eru mikilvægar fyrir bjölluna, en ekki svo mikið vegna sjálfsbjargarviðhalds, heldur vegna umhyggju fyrir komandi afkvæmum. Staðreyndin er sú að saurbjöllur lirfur lifa í því sem foreldri þeirra safnaði áður. Og því meiri áburð, það er matur fyrir lirfurnar, því meiri líkur eru á að þær lifi af.
Ég rakst á þessa samsetningu í því ferli að safna upplýsingum og hún hljómar ekki mjög vel, sérstaklega síðasti hlutinn:... Karldýr berjast fyrir kvendýr, hvíla fæturna við veggi ganganna og ýta við andstæðingi sínum með hornlíkum útvöxtum ... Sumir karldýr eru ekki með horn og taka því ekki þátt í bardaga, en hafa stærri kynkirtla og vörn konan í næstu göngum...
Jæja, við skulum halda áfram frá textanum beint yfir í rannsóknina sjálfa.
Eins og ég nefndi áðan mynda sumar tegundir af mykjubjöllum kúlur og rúlla þeim í beinni línu, óháð gæðum eða erfiðleika valinnar leiðar, inn í geymsluhol. Það er þessi hegðun þessara bjöllur sem við þekkjum best þökk sé fjölmörgum heimildarmyndum. Við vitum líka að auk styrkleika (sumar tegundir geta lyft 1000 sinnum eigin þyngd), matargerðarstillingar og umhyggju fyrir afkvæmum þeirra, hafa saurbjöllur framúrskarandi staðbundna stefnu. Þar að auki eru þau einu skordýrin sem geta siglt á nóttunni með því að nota stjörnurnar.
Í Suður-Afríku (staðsetning athugananna) myndar saurbjalla, eftir að hafa fundið „bráð“, kúlu og byrjar að rúlla henni í beina línu í handahófskennda átt, síðast en ekki síst í burtu frá keppendum sem munu ekki hika við að taka í burtu matinn sem hann hefur fengið. Þess vegna, til að flótti skili árangri, þarftu að fara í sömu átt allan tímann, án þess að fara út af brautinni.
Sólin er aðalviðmiðunarpunkturinn, eins og við vitum nú þegar, en hún er ekki sú áreiðanlegasta. Hæð sólar breytist yfir daginn, sem dregur úr nákvæmni stefnunnar. Af hverju byrja bjöllurnar ekki að hlaupa í hringi, ruglast í áttinni og skoða kortið á 2 mínútna fresti? Það er rökrétt að gera ráð fyrir að sólin sé ekki eina uppspretta upplýsinga fyrir stefnumörkun í geimnum. Og svo sögðu vísindamenn að annar viðmiðunarpunkturinn fyrir bjöllur væri vindurinn, eða öllu heldur stefna hans. Þetta er ekki sérstakur eiginleiki þar sem maurar og jafnvel kakkalakkar geta notað vindinn til að komast leiðar sinnar.
Vísindamennirnir ákváðu í starfi sínu að prófa hvernig saurbjöllur nota þessar fjölþættu skynupplýsingar, hvenær þær vilja helst sigla eftir sólinni og hvenær eftir vindáttinni og hvort þær noti báða valkostina samtímis. Athuganir og mælingar voru gerðar í náttúrulegu umhverfi einstaklinganna, sem og við herma, stýrðar aðstæður á rannsóknarstofu.
Niðurstöður rannsókna
Í þessari rannsókn var hlutverk aðalviðfangsefnisins gegnt af bjalla af tegundinni Scarabaeus lamarcki, og athuganir í náttúrulegu umhverfi voru gerðar á yfirráðasvæði Stonehenge-býlisins, nálægt Jóhannesarborg (Suður-Afríku).
Mynd nr. 1: breytingar á vindhraða yfir daginn (А), breytingar á vindátt yfir daginn (В).
Gerðar voru bráðabirgðamælingar á vindhraða og vindátt. Á nóttunni var hraðinn minnstur (<0,5 m/s), en jókst nær dögun og náði daglega hámarki (3 m/s) á milli 11:00 og 13:00 (sólarhæð ~70°).
Hraðagildin eru áberandi vegna þess að þau fara yfir viðmiðunarmörkin 0,15 m/s sem krafist er fyrir tíðahvörf í átt að mykjubjöllum. Í þessu tilviki fellur hámarksvindhraðinn saman á tíma dags og hámarksvirkni bjöllunnar Scarabaeus lamarcki.
Bjöllurnar velta bráð sinni í beinni línu frá söfnunarstaðnum í nokkuð mikla fjarlægð. Að meðaltali tekur öll leiðin 6.1 ± 3.8 mínútur. Þess vegna verða þeir á þessu tímabili að fylgja leiðinni eins nákvæmlega og hægt er.
Ef við tölum um vindátt, þá á tímabilinu hámarksvirkni bjöllna (frá 06:30 til 18:30), er meðalbreyting á vindátt á 6 mínútna tímabili ekki meira en 27.0°.
Með því að sameina gögn um vindhraða og vindátt yfir daginn telja vísindamenn að slík veðurskilyrði dugi fyrir fjölþættar siglingar bjöllu.
Mynd #2
Það er kominn tími til að fylgjast með. Til að prófa möguleg áhrif vinds á staðbundnar stefnueiginleika mykjubjalla var búið til hringlaga „leikvangur“ með mat í miðjunni. Bjöllunum var frjálst að rúlla kúlunum sem þær mynduðu í hvaða átt sem er frá miðjunni þegar stýrt, stöðugt loftflæði var á 3 m/s hraða. Þessar prófanir voru gerðar á björtum dögum þegar sólarhæð var breytileg yfir daginn sem hér segir: ≥75° (hátt), 45–60° (miðja) og 15–30° (lágt).
Breytingar á loftflæði og sólarstöðu geta breyst allt að 180° á milli tveggja bjölluheimsókna (2A). Það er líka þess virði að íhuga þá staðreynd að bjöllur þjást ekki af sclerosis og því eftir fyrstu heimsókn muna þeir leiðina sem þeir hafa valið. Með því að vita þetta taka vísindamenn tillit til breytinga á útgönguhorni frá vettvangi við síðari innkomu bjöllunnar sem einn af vísbendingum um árangur af stefnumörkun.
Þegar sólarhæð ≥75° (há) voru breytingar á azimuti sem svar við 180° breytingu á vindátt milli fyrsta og annars setts settar í hóp um 180° (P < 0,001, V próf) með meðalbreytingu upp á 166.9 ± 79.3 ° (2B). Í þessu tilviki olli breyting á stöðu sólar (spegill var notaður) um 180° lúmskur viðbrögð upp á 13,7 ± 89,1° (neðri hringur á 2B).
Athyglisvert er að í miðlungs og lágri sólarhæð héldu bjöllur sig á leiðum sínum þrátt fyrir breytingar á vindátt - meðalhæð: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; lág hæð: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). En að breyta stefnu sólargeislanna um 180° hafði öfug viðbrögð, það er að segja róttæka stefnubreytingu á leið bjöllunnar - meðalhæð: 153,9 ± 83,3°; lág hæð: −162 ± 69,4°; P < 0,001 (neðri hringir inn 2A, 2S и 2D).
Kannski er stefnumörkun ekki undir áhrifum frá vindinum sjálfum heldur lykt. Til að prófa þetta var annar hópur tilraunabjalla fjarlægðir fjarlægir loftnetshlutar þeirra, sem bera ábyrgð á lyktarskyni þeirra. Leiðarbreytingar til að bregðast við 180° breytingum á vindátt sem þessar bjöllur sýndu voru enn verulega í hópi um 180°. Með öðrum orðum, það er nánast enginn munur á stefnumörkun milli bjalla með og án lyktarskyns.
Milliniðurstaða er sú að mykjubjöllur noti sól og vind í stefnu sinni. Í þessu tilviki, við stýrðar aðstæður á rannsóknarstofu, kom í ljós að vindáttavitinn drottnar yfir sól áttavitanum í mikilli sólarhæð, en ástandið byrjar að breytast þegar sólin nálgast sjóndeildarhringinn.
Þessi athugun gefur til kynna að til sé öflugt, fjölmótað áttavitakerfi, þar sem samspil þessara tveggja aðferða breytist í samræmi við skynupplýsingar. Það er að segja að bjallan siglir hvenær sem er sólarhringsins og treystir á áreiðanlegasta uppsprettu upplýsinga á því tiltekna augnabliki (sólin er lág - sólin er tilvísun; sólin er hátt - vindurinn er tilvísun).
Næst ákváðu vísindamennirnir að athuga hvort vindurinn hjálpi til við að stilla bjöllunum eða ekki. Í þessu skyni var útbúinn leikvangur með 1 m þvermál með mat í miðjunni. Alls settu bjöllurnar 20 sólsetur í hárri stöðu sólar: 10 með vindi og 10 án vinds (2F).
Eins og við var að búast jók vindur nákvæmni stefnu bjöllunnar. Það er tekið fram að í fyrstu athugunum á nákvæmni sól áttavita, er breytingin á azimuti milli tveggja samfelldra setta tvöfölduð við háa sólarstöðu (>75°) samanborið við lægri stöðu (<60°).
Þannig að við áttuðum okkur á því að vindurinn gegnir mikilvægu hlutverki í stefnu skítbjöllna og bætir upp ónákvæmni sól áttavitans. En hvernig safnar bjalla upplýsingum um vindhraða og vindátt? Auðvitað er það augljósasta að þetta gerist í gegnum loftnetin. Til að sannreyna þetta gerðu vísindamenn prófanir innandyra við stöðugt loftflæði (3 m/s) með þátttöku tveggja hópa bjöllu - með og án loftneta (3A).
Mynd #3
Aðalviðmiðið fyrir nákvæmni stefnunnar var breyting á azimuti milli tveggja nálgana þegar loftstreymisstefna breyttist um 180°.
Breytingar á hreyfistefnu bjöllur með loftnet voru í hópi um 180°, öfugt við bjöllur án loftnets. Að auki var meðaltalsbreyting á azimuti fyrir bjöllur án loftneta 104,4 ± 36,0°, sem er mjög frábrugðið algeru breytingunni fyrir bjöllur með loftnet - 141,0 ± 45,0° (graf í 3V). Það er að segja að bjöllur án loftnets gátu ekki siglt eðlilega í vindi. Hins vegar voru þeir enn vel stilltir af sólinni.
Á myndinni 3A sýnir prófunaruppsetningu til að prófa getu bjöllunnar til að sameina upplýsingar frá mismunandi skynjunaraðferðum til að stilla leið sína. Til að gera þetta innihélt prófið bæði kennileiti (vindur + sól) í fyrstu aðfluginu, eða aðeins eitt kennileiti (sól eða vindur) í þeirri seinni. Þannig var margbreytileiki og einmótun borinn saman.
Athuganir sýndu að breytingar á hreyfistefnu bjöllu eftir umskipti frá fjöl- í einmóta kennileiti voru einbeitt í kringum 0°: aðeins vindur: −8,2 ± 64,3°; Aðeins sól: 16,5 ± 51,6° (grafík í miðju og rétt á 3C).
Þessi stefnueinkenni var ekki frábrugðin því sem fékkst þegar tvö (sól + vindur) kennileiti voru til staðar (grafík til vinstri í 3S).
Þetta bendir til þess að við stýrðar aðstæður geti bjalla notað eitt kennileiti ef annað kennileiti gefur ekki fullnægjandi upplýsingar, það er að segja að bæta upp fyrir ónákvæmni eins kennileitar með öðru.
Ef þú heldur að vísindamenn hafi stoppað þar, þá er þetta ekki svo. Því næst þurfti að athuga hversu vel bjöllurnar geyma upplýsingar um eitt af kennileitunum og hvort þær noti þær í framtíðinni sem viðbót. Í þessu skyni voru gerðar 4 aðferðir: í þeirri fyrstu var 1 kennileiti (sólin), í annarri og þriðju var loftstreymi bætt við og í þeirri fjórðu var aðeins loftstreymi. Einnig var gerð próf þar sem kennileiti voru í öfugri röð: vindur, sól + vindur, sól + vindur, sól.
Tímabundin kenning er sú að ef bjöllur geta geymt upplýsingar um bæði kennileiti á sama staðbundnu minnissvæði í heilanum, þá ættu þær að halda sömu stefnu í fyrstu og fjórðu heimsókninni, þ.e. breytingar á hreyfistefnu ættu að flokkast í kringum 0°.
Mynd #4
Söfnuð gögn um breytingu á azimuti á fyrstu og fjórðu keyrslu staðfestu ofangreinda forsendu (4A), sem var staðfest enn frekar með líkanagerð, en niðurstöður þeirra eru sýndar á línuriti 4C (til vinstri).
Til viðbótarskoðunar voru gerðar prófanir þar sem loftstreymi var skipt út fyrir útfjólubláan blett (4B og 4C hægra megin). Niðurstöðurnar voru nánast þær sömu og sólar- og loftflæðisprófanir.
Fyrir ítarlegri kynningu á blæbrigðum rannsóknarinnar mæli ég með að skoða и til hans.
Eftirmáli
Samsetning niðurstaðna úr tilraunum bæði í náttúrulegu og stýrðu umhverfi sýndi að í saurbjöllum renna sjón- og vélskynjunarupplýsingar saman í sameiginlegu tauganeti og eru geymdar sem skyndimynd af fjölþættum áttavita. Samanburður á virkni þess að nota annað hvort sólina eða vindinn til viðmiðunar sýndi að bjöllur höfðu tilhneigingu til að nota tilvísunina sem gaf þeim frekari upplýsingar. Annað er notað sem vara eða viðbót.
Þetta kann að virðast mjög algengt fyrir okkur, en ekki gleyma því að heilinn okkar er miklu stærri en lítill galla. En eins og við höfum komist að, eru jafnvel minnstu verur færar um flókna hugræna ferla, því að í náttúrunni veltur lifun þín á annað hvort styrk eða greind, og oftast á blöndu af hvoru tveggja.
Föstudagur off-top:
Jafnvel bjöllur berjast um bráð. Og það skiptir ekki máli að bráðin er saurkúla.
(BBC Earth, David Attenborough)
Takk fyrir að lesa, vertu forvitin og eigið frábæra helgi krakkar! 🙂
Þakka þér fyrir að vera hjá okkur. Líkar þér við greinarnar okkar? Viltu sjá meira áhugavert efni? Styðjið okkur með því að leggja inn pöntun eða mæla með því við vini, 30% afsláttur fyrir Habr notendur á einstökum hliðstæðum upphafsþjónum, sem var fundið upp af okkur fyrir þig: (fáanlegt með RAID1 og RAID10, allt að 24 kjarna og allt að 40GB DDR4).
Dell R730xd 2 sinnum ódýrari? Aðeins hér í Hollandi! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - frá $99! Lestu um
Heimild: www.habr.com