Има прашања на кои поставивме или се обидовме да одговориме: зошто небото е сино, колку ѕвезди има на небото, кој е посилен - бела ајкула или кит убиец итн. И има прашања што не ги поставивме, но тоа не го прави одговорот помалку интересен. Таквите прашања го вклучуваат следново: што е толку важно научниците од универзитетите Лунд (Шведска), Витватерсранд (Јужна Африка), Стокхолм (Шведска) и Вирцбург (Германија) заедно? Ова е веројатно нешто многу важно, многу сложено и неверојатно корисно. Па, тешко е да се каже со сигурност за ова, но дефинитивно е многу интересно, имено, како бубачките од измет се движат во вселената. На прв поглед, овде сè е тривијално, но нашиот свет е полн со работи кои не се толку едноставни како што изгледаат, а доказ за тоа се бубачките од измет. Значи, што е толку уникатно за навигацискиот систем на изметот, како го тестирале научниците и каква врска има конкуренцијата со него? Одговорите на овие и други прашања ќе ги најдеме во извештајот на истражувачката група. Оди.
Протагонистот
Пред сè, вреди да се запознаете со главниот лик на оваа студија. Тој е силен, вреден, упорен, убав и грижлив. Станува збор за измет од суперфамилијата Scarabaeidae.
Изметните бубачки го добија своето не многу привлечно име поради нивните гастрономски преференции. Од една страна, ова е малку бруто, но за изметот е одличен извор на хранливи материи, поради што на повеќето видови од ова семејство не им требаат други извори на храна, па дури и вода. Единствен исклучок е видот Deltochilum valgum, чии претставници обожаваат да се гостат со стоногалки.
Распространетоста на изметните бубачки им завидуваат на повеќето други живи суштества, бидејќи тие живеат на сите континенти освен на Антарктикот. Живеалиштето се движи од студени шуми до топли пустини. Очигледно, полесно е да се пронајдат големи концентрации на измет во животинските живеалишта кои се „фабрики“ за производство на нивната храна. Бубачките од измет претпочитаат да складираат храна за во иднина.
Кратко видео за изметните бубачки и сложеноста на нивниот начин на живот (ББЦ, Дејвид Атенбороу).
Различни видови бубачки имаат свои карактеристики на адаптација на однесувањето. Некои формираат топчиња од ѓубриво, кои се тркалаат од местото на собирање и се закопуваат во дупка. Други копаат тунели под земја, полнејќи ги со храна. А сепак други, кои ја знаат изреката за Мухамед и тагата, едноставно живеат во купишта измет.
Залихите на храна се важни за бубачката, но не толку поради самоодржување, туку поради грижа за идните потомци. Факт е дека ларвите од измет живеат во она што нивниот родител го собрал порано. И колку повеќе ѓубриво, односно храна за ларвите, толку е поголема веројатноста тие да преживеат.
Наидов на оваа формулација во процесот на собирање информации, и не звучи многу добро, особено последниот дел:... Мажјаците се борат за женките, потпирајќи ги нозете на ѕидовите на тунелот и туркајќи го противникот со израстоци слични на рогови... Некои мажјаци немаат рогови и затоа не се впуштаат во борба, но имаат поголеми гонади и стража женката во следниот тунел ...
Па, да преминеме од стиховите директно на самото истражување.
Како што споменав претходно, некои видови на измет формираат топчиња и ги тркалаат во права линија, без оглед на квалитетот или тежината на избраната рута, во дупка за складирање. Токму ваквото однесување на овие бубачки ни е најпознато благодарение на бројните документарни филмови. Знаеме и дека покрај силата (некои видови можат да креваат 1000 пати поголема тежина од сопствената тежина), гастрономските преференции и грижата за своето потомство, изметните бубачки имаат одлична просторна ориентација. Покрај тоа, тие се единствените инсекти кои можат да се движат ноќе користејќи ги ѕвездите.
Во Јужна Африка (локацијата на набљудувањата), изметната буба, откако нашла „плен“, формира топка и почнува да ја тркала во права линија во случаен правец, што е најважно подалеку од конкурентите кои нема да се двоумат да одземат храната што ја добила. Затоа, за бегството да биде ефективно, треба постојано да се движите во иста насока, без да тргнете од курсот.
Сонцето е главната референтна точка, како што веќе знаеме, но не е најсигурна. Висината на сонцето се менува во текот на денот, што ја намалува точноста на ориентацијата. Зошто бубачките не почнуваат да трчаат во круг, да се збунуваат во насока и да ја проверуваат картата на секои 2 минути? Логично е да се претпостави дека сонцето не е единствениот извор на информации за ориентација во вселената. И тогаш научниците сугерираа дека втората референтна точка за бубачки е ветерот, поточно неговата насока. Ова не е единствена карактеристика, бидејќи мравките, па дури и лебарките можат да го користат ветерот за да го најдат својот пат.
Во својата работа, научниците одлучија да тестираат како бубачките од измет ги користат овие мултимодални сензорни информации, кога претпочитаат да се движат по сонцето и кога по правецот на ветрот и дали ги користат двете опции истовремено. Беа направени набљудувања и мерења во природната средина на испитаниците, како и во симулирани, контролирани лабораториски услови.
Резултати од истражувањето
Во оваа студија, улогата на главниот субјект ја играше буба од видот Скарабеус Ламарки, а набљудувањата во природната средина беа извршени на територијата на фармата Стоунхенџ, во близина на Јоханесбург (Јужна Африка).
Слика бр. 1: промени во брзината на ветерот во текот на денот (А), промени во насоката на ветерот во текот на денот (В).
Извршени се прелиминарни мерења на брзината и насоката на ветерот. Ноќе, брзината беше најмала (<0,5 m/s), но се зголеми поблиску до зори, достигнувајќи го дневниот врв (3 m/s) помеѓу 11:00 и 13:00 часот (сончева надморска височина ~70°).
Вредностите на брзината се забележливи затоа што го надминуваат прагот од 0,15 m/s потребен за менотактичка ориентација на изметните бубачки. Во овој случај, максималната брзина на ветерот се совпаѓа во времето од денот со максималната активност на бубачките Скарабеус Ламарки.
Бубачките го тркалаат својот плен во права линија од собирното место до прилично големо растојание. Во просек, целата рута трае 6.1 ± 3.8 минути. Затоа, во овој временски период тие мора да ја следат рутата што е можно попрецизно.
Ако зборуваме за насоката на ветерот, тогаш за време на периодот на максимална активност на бубачки (од 06:30 до 18:30 часот), просечната промена на насоката на ветерот во временски период од 6 минути не е поголема од 27.0 °.
Со комбинирање на податоците за брзината и насоката на ветрот во текот на денот, научниците веруваат дека таквите временски услови се доволни за мултимодална навигација на бубачки.
Слика бр. 2
Време е за набљудување. За да се тестира можното влијание на ветерот врз карактеристиките на просторната ориентација на бубачките од измет, беше создадена кружна „арена“ со храна во центарот. Бубачките можеа слободно да ги тркалаат топчињата што ги формираа во која било насока од центарот во присуство на контролиран, стабилен проток на воздух со брзина од 3 m/s. Овие тестови беа спроведени во ведри денови кога надморската височина на сонцето варираше во текот на денот како што следува: ≥75° (висока), 45-60° (средна) и 15-30° (ниска).
Промените во протокот на воздух и положбата на сонцето може да се променат до 180° помеѓу две посети на бубачки (2A). Исто така, вреди да се земе предвид фактот дека бубачките не страдаат од склероза, и затоа по првата посета се сеќаваат на рутата што ја избрале. Знаејќи го ова, научниците ги земаат предвид промените во аголот на излез од арената при последователното влегување на бубачката како еден од показателите за успешноста на ориентацијата.
Кога сончевата височина ≥75° (висока), промените во азимутот како одговор на промената на правецот на ветерот од 180° помеѓу првата и втората група беа групирани околу 180° (P <0,001, V тест) со средна промена од 166.9 ± 79.3 ° (2B). Во овој случај, промената на положбата на сонцето (искористено е огледало) за 180 ° предизвика суптилна реакција од 13,7 ± 89,1 ° (долниот круг на 2B).
Интересно е тоа што на средни и ниски височини на сонцето, бубачките се држеле до нивните правци и покрај промените во насоката на ветерот - просечна надморска височина: -15,9 ± 40,2°; P < 0,001; мала надморска височина: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). Но, менувањето на правецот на сончевите зраци за 180° имаше спротивна реакција, односно радикална промена во насоката на патеката на бубачката - просечна висина: 153,9 ± 83,3°; мала надморска височина: -162 ± 69,4°; P < 0,001 (долните кругови внатре 2A, 2S и 2D).
Можеби ориентацијата не е под влијание на самиот ветер, туку на мирисите. За да се тестира ова, на втората група на тест бубачки и беа отстранети нивните дистални антени сегменти, кои се одговорни за нивното сетило за мирис. Промените на патеката како одговор на промените од 180° во правецот на ветерот прикажан од овие бубачки сè уште беа значително групирани околу 180°. Со други зборови, практично нема разлика во степенот на ориентација помеѓу бубачките со и без сетилото за мирис.
Среден заклучок е дека бубачките од измет го користат сонцето и ветерот во својата ориентација. Во овој случај, под контролирани лабораториски услови, беше откриено дека ветерниот компас доминира над сончевиот компас во случај на големи височини на сонцето, но ситуацијата почнува да се менува кога сонцето се приближува до хоризонтот.
Ова набљудување покажува дека постои динамичен мултимодален компас систем, во кој интеракцијата помеѓу двата модалитети се менува според сетилните информации. Односно, бубачката се движи во секое време од денот, потпирајќи се на најсигурниот извор на информации во тој одреден момент (сонцето е ниско - сонцето е референца; сонцето е високо - ветрот е референца).
Потоа, научниците одлучија да проверат дали ветрот помага во ориентирањето на бубачките или не. За таа цел беше подготвена арена со пречник од 1 m со храна во центарот. Севкупно, бубачките направиле 20 зајдисонца на висока позиција на сонцето: 10 со ветер и 10 без ветер (2F).
Како што се очекуваше, присуството на ветер ја зголеми точноста на ориентацијата на бубачките. Забележано е дека при раните набљудувања на точноста на соларниот компас, промената на азимутот помеѓу две последователни множества се удвојува на високо сонце (>75°) во споредба со пониска позиција (<60°).
Значи, сфативме дека ветрот игра важна улога во ориентацијата на бубачките од измет, компензирајќи за неточностите на соларниот компас. Но, како бубачката собира информации за брзината и насоката на ветерот? Се разбира, најочигледно е дека тоа се случува преку антените. За да го потврдат ова, научниците спроведоа тестови во затворени простории со постојан проток на воздух (3 m/s) со учество на две групи бубачки - со и без антени (3A).
Слика бр. 3
Главниот критериум за точноста на ориентацијата беше промената на азимутот помеѓу два пристапи кога насоката на протокот на воздухот се промени за 180 °.
Промените во насоката на движење на бубачките со антени беа групирани околу 180°, за разлика од бубачките без антени. Дополнително, средната апсолутна промена на азимутот за бубачки без антени беше 104,4 ± 36,0°, што е многу различно од апсолутната промена за бубачки со антени - 141,0 ± 45,0° (графикон во 3V). Односно, бубачките без антени не можеа нормално да се движат на ветрот. Сепак, тие сепак можеа добро да се движат покрај сонцето.
На сликата 3A покажува тест поставеност за тестирање на способноста на бубачките да комбинираат информации од различни сензорни модалитети за да ја прилагодат нивната рута. За да го направите ова, тестот ги вклучи и двете знаменитости (ветер + сонце) за време на првиот пристап, или само една знаменитост (сонце или ветер) за време на вториот. На овој начин се споредуваа мултимодалноста и едномодалноста.
Набљудувањата покажаа дека промените во правецот на движење на бубачките по преминот од мулти- во унимодална знаменитост беа концентрирани околу 0°: само ветер: -8,2 ± 64,3°; само сонце: 16,5 ± 51,6° (графикони во центарот и десно на 3C).
Оваа ориентациска карактеристика не се разликуваше од онаа што беше добиена во присуство на две знаменитости (сонце + ветер) (графикон лево во 3S).
Ова сугерира дека, под контролирани услови, бубачката може да користи едно обележје ако втората не дава доволно информации, односно да ја компензира неточноста на едно обележје со втората.
Ако мислите дека научниците застанале таму, тогаш тоа не е така. Следно, требаше да се провери колку добро бубачките чуваат информации за една од знаменитостите и дали ја користат во иднина како додаток. За таа цел беа извршени 4 приоди: во првиот имаше 1 обележје (сонцето), во вториот и третиот беше додаден проток на воздух, а во четвртиот имаше само проток на воздух. Беше спроведен и тест каде знаменитостите беа во обратен редослед: ветер, сонце + ветер, сонце + ветер, сонце.
Пробна теорија е дека ако бубачките можат да складираат информации за двете знаменитости во истиот просторен мемориски регион во мозокот, тогаш тие треба да ја задржат истата насока во првата и четвртата посета, т.е. промените во насоката на движење треба да се групираат околу 0°.
Слика бр. 4
Собраните податоци за промената на азимутот за време на првото и четвртото возење ја потврдија горната претпоставка (4А), која дополнително беше потврдена преку моделирање, чии резултати се прикажани на графиконот 4C (лево).
Како дополнителна проверка, беа извршени тестови каде што протокот на воздух беше заменет со ултравиолетова точка (4B и 4C од десната страна). Резултатите беа речиси идентични со тестовите за сонце и проток на воздух.
За подетално запознавање со нијансите на студијата, препорачувам да погледнете и до него.
Епилог
Комбинацијата на резултатите од експериментите и во природни и во контролирани средини покажа дека кај бубачките од измет, визуелните и механосензорните информации се спојуваат во заедничка невронска мрежа и се складираат како слика од мултимодален компас. Споредбата на ефикасноста на користењето на сонцето или ветрот како референца покажа дека бубачките имаат тенденција да ја користат референцата што им дава повеќе информации. Вториот се користи како резервен или дополнителен.
Ова може да изгледа како многу вообичаена работа за нас, но не заборавајте дека нашиот мозок е многу поголем од оној на мала бубачка. Но, како што дознавме, дури и најмалите суштества се способни за сложени ментални процеси, бидејќи во дивината вашиот опстанок зависи или од силата или од интелигенцијата, а најчесто од комбинацијата на двете.
Петок надвор од врвот:
Дури и бубачките се борат за плен. И не е важно што пленот е топка од измет.
(BBC Earth, Дејвид Атенборо)
Ви благодариме за читањето, останете љубопитни и имајте одличен викенд момци! 🙂
Ви благодариме што останавте со нас. Дали ви се допаѓаат нашите написи? Сакате да видите поинтересна содржина? Поддржете не со нарачка или препорака на пријатели, 30% попуст за корисниците на Habr на уникатен аналог на сервери на почетно ниво, кој го измисливме ние за вас: (достапен со RAID1 и RAID10, до 24 јадра и до 40 GB DDR4).
Dell R730xd 2 пати поевтин? Само овде во Холандија! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - од 99 долари! Прочитајте за
Извор: www.habr.com