{"id":35942,"date":"2019-10-31T22:07:54","date_gmt":"2019-10-31T19:07:54","guid":{"rendered":"https:\/\/prohoster.info\/blog\/gps-dlya-navoznogo-zhuka-multimodalnaya-sistema-orientirovaniya\/"},"modified":"2019-10-31T22:07:54","modified_gmt":"2019-10-31T19:07:54","slug":"gps-dlya-navoznogo-zhuka-multimodalnaya-sistema-orientirovaniya","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/prohoster.info\/pt\/blog\/news\/gps-dlya-navoznogo-zhuka-multimodalnaya-sistema-orientirovaniya","title":{"rendered":"GPS para o besouro de esterco: sistema de orienta\u00e7\u00e3o multimodal","gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"text"}]},"content":{"rendered":"

\nH\u00e1 perguntas que fizemos ou tentamos responder: por que o c\u00e9u \u00e9 azul, quantas estrelas existem no c\u00e9u, quem \u00e9 mais forte - o tubar\u00e3o branco ou a orca, etc. E h\u00e1 perguntas que n\u00e3o fizemos, mas a resposta ainda \u00e9 muito interessante. Uma dessas perguntas \u00e9 - o que \u00e9 t\u00e3o importante que os cientistas das universidades de Lund (Su\u00e9cia), Witwatersrand (\u00c1frica do Sul), Estocolmo (Su\u00e9cia) e W\u00fcrzburger (Alemanha) decidiram investigar juntos? Provavelmente, \u00e9 algo muito importante, muito complexo e incrivelmente \u00fatil. Bem, \u00e9 dif\u00edcil afirmar isso com certeza, mas com certeza \u00e9 bastante intrigante, nomeadamente - como os besouros que rolam esterco se orientam no espa\u00e7o. \u00c0 primeira vista, isso pode parecer trivial, mas nosso mundo est\u00e1 cheio de coisas que n\u00e3o s\u00e3o t\u00e3o simples como parecem, e os besouros que rolam esterco s\u00e3o a prova disso. Ent\u00e3o, o que h\u00e1 de \u00fanico no sistema de navega\u00e7\u00e3o do besouro rolaesterco, como os cientistas verificaram isso e qual \u00e9 o papel da competi\u00e7\u00e3o aqui? Vamos encontrar respostas para essas e outras perguntas no relat\u00f3rio do grupo de pesquisa. Vamos l\u00e1.
\n<\/a><\/noindex><\/p>\n

O protagonista<\/h3>\n

\nEm primeiro lugar, precisamos nos familiarizar com o protagonista desta pesquisa. Ele \u00e9 forte, trabalhador, persistente, bonito e carinhoso. Ele \u00e9 um besouro de esterco da superfam\u00edlia dos escarabe\u00eddeos.<\/p>\n

\nOs besouros que rolam esterco receberam seu nome pouco atraente devido \u00e0s suas prefer\u00eancias gastron\u00f4micas. Por um lado, isso \u00e9 um pouco nojento, mas para o besouro que rola esterco, isso \u00e9 uma excelente fonte de nutrientes, raz\u00e3o pela qual a maioria das esp\u00e9cies dessa fam\u00edlia n\u00e3o precisa de outras fontes de alimento e at\u00e9 mesmo \u00e1gua. A \u00fanica exce\u00e7\u00e3o \u00e9 a esp\u00e9cie Deltochilum valgum, cujos representantes gostam de saborear mil\u00edpedes.<\/p>\n

A preval\u00eancia dos besouros que rolam esterco \u00e9 invej\u00e1vel para a maioria dos outros seres vivos, pois eles habitam todos os continentes, exceto a Ant\u00e1rtida. O habitat varia de florestas frias a desertos quentes. \u00c9 \u00f3bvio que \u00e9 mais f\u00e1cil encontrar grandes concentra\u00e7\u00f5es de besouros que rolam esterco em lugares onde os animais que s\u00e3o 'f\u00e1bricas' de produ\u00e7\u00e3o de seu alimento vivem. Os besouros que rolam esterco preferem estocar comida para o futuro. <\/p>\n

\r\n \"Por\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center>
\nUm pequeno v\u00eddeo sobre os besouros que rolam esterco e as dificuldades de seu modo de vida (BBC, David Attenborough).<\/i><\/p>\n

Diferentes tipos de besouros t\u00eam suas pr\u00f3prias caracter\u00edsticas adaptativas de comportamento. Alguns formam bolinhas a partir de esterco, que rolam para longe do local de coleta e enterram em tocas. Outros cavaram t\u00faneis no solo, preenchendo-os com alimentos. E h\u00e1 aqueles que, conhecendo o ditado sobre Maom\u00e9 e a montanha, simplesmente vivem em montes de esterco.<\/p>\n

As reservas alimentares s\u00e3o importantes para o besouro, mas n\u00e3o tanto por raz\u00f5es de autopreserva\u00e7\u00e3o, mas sim por preocupa\u00e7\u00e3o com a prole futura. O fato \u00e9 que as larvas dos besouros estrumeiros vivem do que seus pais coletaram anteriormente. E quanto mais esterco, ou seja, alimento para as larvas, maior a probabilidade de sobreviv\u00eancia delas. <\/p>\n

Encontrei essa formula\u00e7\u00e3o durante a pesquisa de informa\u00e7\u00f5es, e ela n\u00e3o soa muito bem, especialmente a \u00faltima parte:<\/b>Os machos lutam por f\u00eameas, apoiando-se nas paredes do t\u00fanel e empurrando o oponente com seus chifres... Alguns machos n\u00e3o t\u00eam chifres e, portanto, n\u00e3o lutam, mas possuem gl\u00e2ndulas sexuais maiores e vigiam a f\u00eamea em um t\u00fanel vizinho...<\/p>\n

Bem, vamos deixar a poesia e passar diretamente \u00e0 pesquisa em si.<\/p>\n

Como j\u00e1 mencionei antes, algumas esp\u00e9cies de besouros estrumeiros formam bolinhas e as rolam em linha reta, sem se preocupar com a qualidade e a complexidade do caminho escolhido, at\u00e9 a toca de armazenamento. \u00c9 com esse comportamento desses besouros que estamos mais familiarizados gra\u00e7as a muitos document\u00e1rios. Tamb\u00e9m sabemos que, al\u00e9m da for\u00e7a (algumas esp\u00e9cies podem levantar um peso mil vezes superior ao seu pr\u00f3prio), das prefer\u00eancias gastron\u00f4micas e do cuidado com a prole, os besouros estrumeiros se orientam muito bem no espa\u00e7o. Al\u00e9m disso, eles s\u00e3o os \u00fanicos insetos que conseguem se orientar \u00e0 noite pelas estrelas.<\/p>\n

Na \u00c1frica do Sul (local da observa\u00e7\u00e3o), o besouro estrumeiro, ao encontrar sua 'presa', forma uma bolinha e come\u00e7a a rol\u00e1-la em linha reta em uma dire\u00e7\u00e3o aleat\u00f3ria, procurando se afastar de concorrentes que n\u00e3o hesitar\u00e3o em roubar sua comida. Portanto, para que a fuga seja eficaz, \u00e9 necess\u00e1rio mover-se na mesma dire\u00e7\u00e3o o tempo todo, sem desviar do curso. <\/p>\n

O sol \u00e9 o principal referencial, como j\u00e1 sabemos, mas n\u00e3o \u00e9 o mais confi\u00e1vel. A altura do sol varia ao longo do dia, o que diminui a precis\u00e3o da navega\u00e7\u00e3o. Por que os besouros n\u00e3o come\u00e7am a dar voltas, se confundindo com a dire\u00e7\u00e3o e conferindo um mapa a cada 2 minutos? \u00c9 l\u00f3gico supor que o sol n\u00e3o \u00e9 a \u00fanica fonte de informa\u00e7\u00e3o para a orienta\u00e7\u00e3o espacial. E aqui os cientistas sugeriram que o vento, mais precisamente sua dire\u00e7\u00e3o, serve como um segundo referencial para os besouros. Essa n\u00e3o \u00e9 uma caracter\u00edstica exclusiva, pois formigas e at\u00e9 mesmo baratas s\u00e3o capazes de usar o vento para encontrar o caminho.<\/p>\n

Em seu trabalho, os cientistas decidiram investigar como os besouros esterco utilizam essa informa\u00e7\u00e3o sensorial multimodal, quando preferem se orientar pelo sol e quando pela dire\u00e7\u00e3o do vento, e se usam ambas as op\u00e7\u00f5es simultaneamente. Foram realizadas observa\u00e7\u00f5es e medi\u00e7\u00f5es em seu habitat natural, bem como em condi\u00e7\u00f5es laboratoriais controladas simuladas. <\/p>\n

Resultados da Pesquisa<\/h3>\n

\nNeste estudo, o principal participante foi o besouro da esp\u00e9cie Scarabaeus lamarcki<\/i>, e as observa\u00e7\u00f5es no habitat natural foram realizadas na fazenda 'Stonehenge', perto de Joanesburgo (\u00c1frica do Sul). <\/p>\n

Imagem n\u00ba 1: varia\u00e7\u00e3o da velocidade do vento ao longo do dia (A<\/b>), varia\u00e7\u00e3o da dire\u00e7\u00e3o do vento ao longo do dia (Em<\/b>).<\/i><\/p>\n

Foram realizadas medi\u00e7\u00f5es preliminares da velocidade e da dire\u00e7\u00e3o do vento. \u00c0 noite, a velocidade era a mais baixa (<0,5 m\/s), mas aumentava perto do amanhecer, atingindo um pico di\u00e1rio (3 m\/s) entre 11:00 e 13:00 (altura do sol \u223c70\u00b0).<\/p>\n

Os \u00edndices de velocidade s\u00e3o not\u00e1veis porque superam o limiar de 0,15 m\/s, necess\u00e1rio para a orienta\u00e7\u00e3o mentot\u00e1tica dos besouros esterco. Al\u00e9m disso, o pico da velocidade do vento coincide em hor\u00e1rio com o pico de atividade dos besouros. Scarabaeus lamarcki<\/i>.<\/p>\n

Os besouros rolam suas presas em linha reta desde o local de coleta por uma dist\u00e2ncia consider\u00e1vel. Em m\u00e9dia, todo o percurso leva 6,1 \u00b1 3,8 minutos. Portanto, durante esse intervalo de tempo, eles devem seguir a rota o mais precisamente poss\u00edvel.<\/p>\n

Quanto \u00e0 dire\u00e7\u00e3o do vento, durante o per\u00edodo de m\u00e1xima atividade dos besouros (das 06:30 \u00e0s 18:30), a varia\u00e7\u00e3o m\u00e9dia da dire\u00e7\u00e3o do vento ao longo de um intervalo de 6 minutos n\u00e3o ultrapassa 27,0\u00b0.<\/p>\n

Ao combinar dados sobre a velocidade e dire\u00e7\u00e3o do vento ao longo do dia, os cientistas acreditam que essas condi\u00e7\u00f5es clim\u00e1ticas s\u00e3o suficientes para a orienta\u00e7\u00e3o multimodal dos besouros.<\/p>\n

Imagem n\u00ba 2<\/i><\/p>\n

Chegou a hora das observa\u00e7\u00f5es. Para testar a poss\u00edvel influ\u00eancia do vento nas caracter\u00edsticas de orienta\u00e7\u00e3o dos besouros de esterco no espa\u00e7o, foi criada uma 'arena' circular, com comida no centro. Os besouros podiam rolar livremente as bolas que formaram em qualquer dire\u00e7\u00e3o a partir do centro, com um fluxo de ar controlado e est\u00e1vel de 3 m\/s. Esses testes foram realizados em dias claros, quando a altura do sol variava ao longo do dia da seguinte forma: \u226575\u00b0 (alta), 45\u201360\u00b0 (m\u00e9dia) e 15\u201330\u00b0 (baixa).<\/p>\n

Mudan\u00e7as no fluxo de ar e na posi\u00e7\u00e3o do sol podem variar em 180\u00b0 entre duas abordagens do besouro (2A<\/b>). Vale lembrar que os besouros n\u00e3o sofrem de esclerose, portanto, ap\u00f3s a primeira abordagem, eles se lembram da rota escolhida. Sabendo disso, os cientistas consideram as mudan\u00e7as no \u00e2ngulo de sa\u00edda da arena na abordagem subsequente do besouro como um dos indicadores de sucesso na orienta\u00e7\u00e3o. <\/p>\n

Com a altura do sol \u226575\u00b0 (alta), as mudan\u00e7as de azimute em resposta \u00e0 mudan\u00e7a de dire\u00e7\u00e3o do vento em 180\u00b0 entre as primeiras e segundas abordagens foram agrupadas em torno de 180\u00b0 (P <0,001, teste V), com uma mudan\u00e7a m\u00e9dia de 166,9 \u00b1 79,3\u00b0 (2B<\/b>). Assim, a mudan\u00e7a na posi\u00e7\u00e3o do sol (um espelho foi utilizado) em 180\u00b0 causou uma rea\u00e7\u00e3o pouco percept\u00edvel de 13,7 \u00b1 89,1\u00b0 (c\u00edrculo inferior em 2B<\/b>).<\/p>\n

Curiosamente, com altura m\u00e9dia e baixa do sol, os besouros mantiveram suas rotas, apesar das mudan\u00e7as na dire\u00e7\u00e3o do vento \u2014 altura m\u00e9dia: -15,9 \u00b1 40,2\u00b0; P < 0,001; altura baixa: 7,1 \u00b1 37,6\u00b0, P <0,001 (2C<\/b> e 2D<\/b>). No entanto, as mudan\u00e7as na dire\u00e7\u00e3o dos raios solares em 180\u00b0 tiveram uma rea\u00e7\u00e3o oposta, ou seja, uma mudan\u00e7a radical na dire\u00e7\u00e3o da rota do besouro \u2014 altura m\u00e9dia: 153,9 \u00b1 83,3\u00b0; altura baixa: \u2212162 \u00b1 69,4\u00b0; P <0,001 (c\u00edrculos inferiores em 2A<\/b>, 2C<\/b> e 2D<\/b>).<\/p>\n

\u00c9 poss\u00edvel que a orienta\u00e7\u00e3o seja influenciada n\u00e3o pelo vento em si, mas pelos cheiros. Para verificar isso, os segmentos distais das antenas do segundo grupo de besouros foram removidos, respons\u00e1veis pelo olfato. As mudan\u00e7as na rota em resposta \u00e0 mudan\u00e7a na dire\u00e7\u00e3o do vento em 180\u00b0, demonstradas por esses besouros, ainda estavam significativamente agrupadas em torno de 180\u00b0. Em outras palavras, n\u00e3o h\u00e1 diferen\u00e7a na capacidade de orienta\u00e7\u00e3o entre os besouros com e sem o olfato.<\/p>\n

A conclus\u00e3o preliminar \u00e9 que os besouros esterco utilizam o sol e o vento para se orientar. Foi estabelecido, em condi\u00e7\u00f5es laboratoriais controladas, que a b\u00fassola do vento prevalece sobre a do sol em alturas elevadas do sol, mas a situa\u00e7\u00e3o come\u00e7a a mudar quando o sol se aproxima do horizonte. <\/p>\n

Esta observa\u00e7\u00e3o indica que existe um sistema de b\u00fassola multimodal din\u00e2mico, onde a intera\u00e7\u00e3o entre as duas modalidades muda de acordo com a informa\u00e7\u00e3o sensorial. Ou seja, o besouro se orienta a qualquer momento do dia, dependendo da fonte de informa\u00e7\u00e3o mais confi\u00e1vel no momento espec\u00edfico (sol baixo - orienta\u00e7\u00e3o sol; sol alto - orienta\u00e7\u00e3o vento).<\/p>\n

Em seguida, os cientistas decidiram verificar se o vento ajuda ou n\u00e3o na orienta\u00e7\u00e3o dos besouros. Para isso, foi preparada uma arena com um di\u00e2metro de 1 m e comida no centro. No total, os besouros realizaram 20 abordagens com o sol em alta posi\u00e7\u00e3o: 10 com vento e 10 sem vento (2F<\/b>).<\/p>\n

Como esperado, a presen\u00e7a de vento aumentou a precis\u00e3o da orienta\u00e7\u00e3o dos besouros. Observa-se que, em observa\u00e7\u00f5es iniciais sobre a precis\u00e3o da b\u00fassola solar, a varia\u00e7\u00e3o do azimute entre dois abordagens consecutivas aumenta duas vezes em compara\u00e7\u00e3o com uma posi\u00e7\u00e3o solar mais baixa (<60\u00b0).<\/p>\n

Assim, entendemos que o vento desempenha um papel importante na orienta\u00e7\u00e3o dos besouros esterco, compensando as imprecis\u00f5es da b\u00fassola solar. Mas como o besouro coleta informa\u00e7\u00f5es sobre a velocidade e a dire\u00e7\u00e3o do vento? Certamente, \u00e9 \u00f3bvio que isso acontece atrav\u00e9s das antenas. Para confirmar isso, os cientistas realizaram testes em interiores com um fluxo de ar constante (3 m\/s) envolvendo dois grupos de besouros - com e sem antenas (3A<\/b>). <\/p>\n

Imagem n\u00ba 3<\/i><\/p>\n

Como crit\u00e9rio principal de precis\u00e3o de orienta\u00e7\u00e3o, foi considerada a varia\u00e7\u00e3o do azimute entre dois abordagens com uma mudan\u00e7a de dire\u00e7\u00e3o do fluxo de ar de 180\u00b0.<\/p>\n

A varia\u00e7\u00e3o na dire\u00e7\u00e3o de movimento dos besouros com antenas foi agrupada em torno de 180\u00b0, ao contr\u00e1rio dos besouros sem antenas. Al\u00e9m disso, a mudan\u00e7a m\u00e9dia absoluta do azimute dos besouros sem antenas foi de 104,4 \u00b1 36,0\u00b0, o que difere significativamente da varia\u00e7\u00e3o absoluta dos besouros com antenas \u2014 141,0 \u00b1 45,0\u00b0 (gr\u00e1fico em 3B<\/b>). Ou seja, os besouros sem antenas n\u00e3o conseguiam se orientar corretamente pelo vento. No entanto, ainda se orientavam bem pelo sol.<\/p>\n

Na imagem 3A<\/b> foi mostrada a configura\u00e7\u00e3o do teste para verificar a capacidade dos besouros de combinar informa\u00e7\u00f5es de diferentes modalidades sensoriais para ajustar sua rota. Para isso, o teste inclu\u00eda ambos os marcos (vento + sol) durante a primeira tentativa ou apenas um marco (sol ou vento) durante a segunda. Assim, a multimodalidade foi comparada \u00e0 unimodalidade.<\/p>\n

Observa\u00e7\u00f5es mostraram que as mudan\u00e7as na dire\u00e7\u00e3o do movimento dos besouros ao passar de um marco multimodal para um unimodal estavam concentradas em torno de 0\u00b0: apenas vento: \u22128,2 \u00b1 64,3\u00b0; apenas sol: 16,5 \u00b1 51,6\u00b0 (gr\u00e1ficos no centro e \u00e0 direita em 3C<\/b>).<\/p>\n

Essa caracter\u00edstica de orienta\u00e7\u00e3o n\u00e3o era diferente daquela obtida na presen\u00e7a de dois (sol + vento) marcos (gr\u00e1fico \u00e0 esquerda em 3C<\/b>).<\/p>\n

Isso indica que, em condi\u00e7\u00f5es controladas, o besouro pode usar um marco, se o segundo n\u00e3o fornecer informa\u00e7\u00f5es suficientes, ou seja, compensar a imprecis\u00e3o de um marco com o outro. <\/p>\n

Se voc\u00ea pensa que os cientistas pararam por aqui, n\u00e3o est\u00e1 correto. Em seguida, foi necess\u00e1rio verificar qu\u00e3o bem os besouros armazenam informa\u00e7\u00f5es sobre um dos marcos e se o utilizam no futuro como complemento. Para isso, foram realizados 4 tentativas: na primeira, havia 1 marco (sol), na segunda e terceira, foi adicionado um fluxo de ar, e durante a quarta havia apenas o fluxo de ar. Tamb\u00e9m foi realizado um teste em que os marcos estavam na ordem inversa: vento, sol+vento, sol+vento, sol.<\/p>\n

A teoria preliminar \u00e9 que, se os besouros podem armazenar informa\u00e7\u00f5es sobre ambos os marcos na mesma \u00e1rea da mem\u00f3ria espacial no c\u00e9rebro, ent\u00e3o eles devem manter a mesma dire\u00e7\u00e3o na primeira e na quarta tentativas, ou seja, as mudan\u00e7as na dire\u00e7\u00e3o do movimento devem se agrupar em torno de 0\u00b0.<\/p>\n

Imagem n\u00ba 4<\/p>\n

Os dados coletados sobre a mudan\u00e7a de azimute durante a primeira e a quarta tentativas confirmaram a suposi\u00e7\u00e3o acima descrita (4A), que foi adicionalmente corroborada por meio de simula\u00e7\u00f5es, cujos resultados est\u00e3o representados no gr\u00e1fico 4C (\u00e0 esquerda).<\/p>\n

Como verifica\u00e7\u00e3o adicional, foram realizados testes onde o fluxo de ar foi substitu\u00eddo por um ponto de ultravioleta (4B e 4C \u00e0 direita). Os resultados foram praticamente id\u00eanticos aos resultados dos testes com a luz solar e o fluxo de ar.<\/p>\n

Para um conhecimento mais detalhado sobre as nuances da pesquisa, recomendo dar uma olhada em o relat\u00f3rio dos cientistas<\/a><\/noindex> e materiais adicionais<\/a><\/noindex> para ele.<\/p>\n

Ep\u00edlogo<\/h3>\n

\nA combina\u00e7\u00e3o de resultados de experimentos tanto em ambientes naturais quanto controlados mostrou que as informa\u00e7\u00f5es visuais e mecanossensoriais dos besouros se convergem em uma rede neural comum e s\u00e3o armazenadas na forma de uma imagem de uma b\u00fassola multimodal. A compara\u00e7\u00e3o da efic\u00e1cia do uso do sol ou do vento como ponto de refer\u00eancia mostrou que os besouros usam mais aquele ponto de refer\u00eancia que lhes fornece mais informa\u00e7\u00f5es. O segundo \u00e9 utilizado como um backup ou complemento.<\/p>\n

Isso pode parecer bastante comum para n\u00f3s, mas n\u00e3o devemos esquecer que nosso c\u00e9rebro \u00e9 muito maior do que o de um pequeno besouro. No entanto, como entendemos, at\u00e9 as criaturas menores s\u00e3o capazes de processos mentais complexos, pois em condi\u00e7\u00f5es de vida selvagem, sua sobreviv\u00eancia depende tanto da for\u00e7a quanto da intelig\u00eancia, e muitas vezes de uma combina\u00e7\u00e3o de ambas.<\/p>\n

Off-topic de sexta-feira:<\/b>

\r\n \"Por\r\n
<\/div>\r\n <\/div><\/center>
\nAt\u00e9 os besouros brigam pela comida. E n\u00e3o importa que a comida seja uma bolinha de esterco.
\n(BBC Earth, David Attenborough)<\/i><\/p>\n

Obrigado pela aten\u00e7\u00e3o, mantenham-se curiosos e tenham um \u00f3timo final de semana, pessoal! \ud83d\ude42<\/p>\n

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\n
Fonte: habr.com<\/a><\/p>","protected":false,"gt_translate_keys":[{"key":"rendered","format":"html"}]},"excerpt":{"rendered":"

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