Постоје питања на која смо поставили или покушали да одговоримо: зашто је небо плаво, колико звезда има на небу, ко је јачи – бела ајкула или кит убица итд. И постоје питања која нисмо поставили, али то не чини одговор мање занимљивим. Таква питања укључују следеће: шта су тако важно удружили научници са универзитета Лунд (Шведска), Витватерсранд (Јужна Африка), Стокхолм (Шведска) и Вирцбург (Немачка)? Ово је вероватно нешто веома важно, веома сложено и невероватно корисно. Па, тешко је рећи о овоме са сигурношћу, али је свакако веома интересантно, наиме, како се балегари крећу у свемиру. На први поглед, овде је све тривијално, али наш свет је пун ствари које нису тако једноставне као што изгледају, а балегари су доказ за то. Дакле, шта је тако јединствено у навигационом систему балеге, како су га научници тестирали и какве везе има конкуренција с тим? Одговоре на ова и друга питања наћи ћемо у извештају истраживачке групе. Иди.
Протагонист
Пре свега, вреди упознати главног лика ове студије. Он је снажан, вредан, упоран, згодан и брижан. То је балега буба из суперфамилије Сцарабаеидае.
Балеге су добиле своје не баш привлачно име због својих гастрономских преференција. С једне стране, ово је мало грубо, али за балега је одличан извор хранљивих материја, због чега већини врста ове породице нису потребни други извори хране, па чак ни вода. Једини изузетак је врста Делтоцхилум валгум, чији представници воле да се гуштају на стоногама.
На распрострањености балегених буба завиди већина других живих бића, јер живе на свим континентима осим Антарктика. Станиште се креће од хладних шума до врућих пустиња. Очигледно, лакше је пронаћи велике концентрације балеге у животињским стаништима која су „фабрике“ за производњу њихове хране. Балеге радије чувају храну за будућност.
Кратак видео о балегарима и сложености њиховог начина живота (ББЦ, Давид Аттенбороугх).
Различите врсте буба имају своје карактеристике прилагођавања понашања. Неки формирају куглице стајњака, које се ваљају са места сакупљања и закопавају у рупу. Други копају тунеле под земљом, пунећи их храном. А други, који знају изреку о Мухамеду и тузи, једноставно живе у гомилама балеге.
Залихе хране су важне за бубу, али не толико из разлога самоодржања, колико из разлога бриге за будуће потомство. Чињеница је да ларве балеге живе у ономе што је њихов родитељ раније сакупио. И што више стајњака, односно хране за ларве, већа је вероватноћа да ће преживети.
На ову формулацију сам наишао у процесу прикупљања информација и не звучи баш добро, посебно последњи део:... Мужјаци се боре за женке, наслањајући ноге на зидове тунела, и гурајући противника израслинама налик роговима ... Неки мужјаци немају рогове и стога се не упуштају у борбу, али имају веће гонаде и чувају се жена у следећем тунелу...
Па, пређимо са текстова директно на само истраживање.
Као што сам раније поменуо, неке врсте балегаша формирају куглице и котрљају их праволинијски, без обзира на квалитет или тежину одабране руте, у рупу за складиштење. Управо овакво понашање ових буба нам је најпознатије захваљујући бројним документарцима. Такође знамо да поред снаге (неке врсте могу да подигну 1000 пута више од сопствене тежине), гастрономских склоности и бриге о потомству, балегари имају одличну просторну оријентацију. Штавише, они су једини инсекти који могу да се крећу ноћу помоћу звезда.
У Јужној Африци (локација посматрања), балега буба, пронашавши „плен“, формира лопту и почиње да је котрља праволинијски у случајном правцу, што је најважније даље од конкурената који неће оклевати да однесу храну коју је добио. Стога, да би бекство било ефикасно, потребно је да се крећете у истом правцу све време, а да не скрећете са курса.
Сунце је главна референтна тачка, као што већ знамо, али није најпоузданија. Висина сунца се мења током дана, што смањује тачност оријентације. Зашто бубе не почну да трче у круг, збуњују се у правцу и проверавају мапу свака 2 минута? Логично је претпоставити да сунце није једини извор информација за просторну оријентацију. А онда су научници сугерисали да је друга референтна тачка за бубе ветар, односно његов правац. Ово није јединствена карактеристика, јер мрави, па чак и бубашвабе, могу да користе ветар да пронађу свој пут.
Научници су у свом раду одлучили да тестирају како балегари користе ове мултимодалне сензорне информације, када више воле да се крећу по сунцу, а када по правцу ветра, и да ли користе обе опције истовремено. Посматрања и мерења су вршена у природном окружењу испитаника, као иу симулираним, контролисаним лабораторијским условима.
Резултати истраживања
У овој студији улогу главног субјекта имала је буба врсте Сцарабаеус ламарцки, а посматрања у природном окружењу вршена су на територији фарме Стоунхенџ, у близини Јоханесбурга (Јужна Африка).
Слика бр. 1: промене брзине ветра током дана (А), промене смера ветра током дана (В).
Извршена су прелиминарна мерења брзине и смера ветра. Ноћу је брзина била најнижа (<0,5 м/с), али се повећавала ближе зори, достижући дневни максимум (3 м/с) између 11:00 и 13:00 (соларна висина ∼70°).
Вредности брзине су запажене јер прелазе праг од 0,15 м/с потребан за менотактичку оријентацију балеге. У овом случају, вршна брзина ветра се поклапа у доба дана са вршном активношћу буба Сцарабаеус ламарцки.
Бубе котрљају свој плен у правој линији од места сакупљања до прилично велике удаљености. У просеку, цела рута траје 6.1 ± 3.8 минута. Због тога, током овог временског периода они морају да прате руту што је прецизније могуће.
Ако говоримо о смеру ветра, онда у периоду максималне активности буба (од 06:30 до 18:30) просечна промена смера ветра током временског периода од 6 минута није већа од 27.0°.
Комбинујући податке о брзини и правцу ветра током целог дана, научници верују да су овакви временски услови довољни за мултимодалну навигацију буба.
Слика #2
Време је за посматрање. Да би се испитао могући утицај ветра на карактеристике просторне оријентације балегаша, направљена је кружна „арена“ са храном у центру. Бубе су могле слободно да котрљају куглице које су формирале у било ком правцу од центра у присуству контролисаног, стабилног протока ваздуха брзином од 3 м/с. Ови тестови су спроведени у ведрим данима када је висина сунца варирала током дана на следећи начин: ≥75° (висока), 45–60° (средња) и 15–30° (ниска).
Промене протока ваздуха и положаја сунца могу се променити до 180° између две посете бубе (КСНУМКСА). Такође је вредно узети у обзир чињеницу да бубе не пате од склерозе, па се након прве посете сећају руте коју су изабрали. Знајући ово, научници узимају у обзир промене угла изласка из арене током накнадног уласка бубе као једног од показатеља успешности оријентације.
Када је висина сунца ≥75° (висока), промене азимута као одговор на промену смера ветра од 180° између првог и другог сета су груписане око 180° (П < 0,001, В тест) са средњом променом од 166.9 ± 79.3 ° (2B). У овом случају, промена положаја сунца (коришћено је огледало) за 180° изазвала је суптилну реакцију од 13,7 ± 89,1° (доњи круг на 2B).
Занимљиво, на средњим и малим висинама сунца, бубе су се држале својих рута упркос променама смера ветра - просечна надморска висина: -15,9 ± 40,2°; П < 0,001; мала надморска висина: 7,1 ± 37,6°, П < 0,001 (2C и 2D). Али промена смера сунчевих зрака за 180° имала је супротну реакцију, односно радикалну промену правца путање бубе - просечна висина: 153,9 ± 83,3°; мала надморска висина: −162 ± 69,4°; П < 0,001 (доњи кругови у КСНУМКСА, КСНУМКСС и 2D).
Можда на оријентацију не утиче сам ветар, већ мириси. Да би се ово тестирало, другој групи тестних буба уклоњени су дистални сегменти антене, који су одговорни за њихов осећај мириса. Промене руте као одговор на промене смера ветра од 180° које су показале ове бубе и даље су биле значајно груписане око 180°. Другим речима, практично нема разлике у степену оријентације између буба са и без чула мириса.
Средњи закључак је да балегари користе сунце и ветар у својој оријентацији. У овом случају, у контролисаним лабораторијским условима, установљено је да компас ветра доминира над соларним компасом на великим висинама сунца, али ситуација почиње да се мења када се сунце приближи хоризонту.
Ово запажање указује да постоји динамички мултимодални компас систем, у коме се интеракција између два модалитета мења у складу са сензорним информацијама. То јест, буба се креће у било које доба дана, ослањајући се на најпоузданији извор информација у овом тренутку (сунце је ниско - сунце је референца; сунце је високо - ветар је референца).
Затим су научници одлучили да провере да ли ветар помаже у оријентацији буба или не. За ту сврху припремљена је арена пречника 1 м са храном у центру. Укупно, бубе су направиле 20 залазака сунца на високој позицији сунца: 10 са ветром и 10 без ветра (2F).
Као што се очекивало, присуство ветра повећало је тачност оријентације буба. Примећено је да се у раним посматрањима тачности соларног компаса, промена азимута између два узастопна сета удвостручује на високој позицији сунца (>75°) у поређењу са нижом (<60°).
Дакле, схватили смо да ветар игра важну улогу у оријентацији балеге, компензујући нетачности соларног компаса. Али како буба прикупља информације о брзини и правцу ветра? Наравно, најочигледније је да се то дешава преко антена. Да би то потврдили, научници су спровели испитивања у затвореном простору при константном протоку ваздуха (3 м/с) уз учешће две групе буба - са и без антена (3A).
Слика #3
Главни критеријум за тачност оријентације била је промена азимута између два прилаза када се смер струјања ваздуха промени за 180°.
Промене у смеру кретања буба са антенама су груписани око 180°, за разлику од буба без антена. Поред тога, средња апсолутна промена азимута за бубе без антена износила је 104,4 ± 36,0°, што се веома разликује од апсолутне промене за бубе са антенама - 141,0 ± 45,0° (графикон у КСНУМКСВ). То јест, бубе без антена нису могле нормално да се крећу по ветру. Ипак, и даље су били добро оријентисани према сунцу.
На слици КСНУМКСА показује тестну поставку за тестирање способности буба да комбинују информације из различитих сензорних модалитета како би прилагодили свој пут. Да би се то урадило, тест је укључио оба оријентира (ветар + сунце) током првог приступа, или само један оријентир (сунце или ветар) током другог. На овај начин упоређивани су мултимодалност и унимодалност.
Посматрања су показала да су промене у правцу кретања буба након преласка са вишеструког на унимодални оријентир биле концентрисане око 0°: само ветар: −8,2 ± 64,3°; само сунце: 16,5 ± 51,6° (графикони у средини и десно 3C).
Ова карактеристика оријентације се није разликовала од оне која је добијена у присуству два (сунце + ветар) оријентира (графикон лево у КСНУМКСС).
Ово сугерише да, под контролисаним условима, буба може да користи један оријентир ако други не пружа довољно информација, односно да надокнади нетачност једног оријентира са другим.
Ако мислите да су се научници ту зауставили, онда то није тако. Затим је требало проверити колико добро бубе чувају информације о једној од знаменитости и да ли их убудуће користе као допуну. У ту сврху извршена су 4 приступа: у првом је био 1 оријентир (сунце), у другом и трећем је додат проток ваздуха, а током четвртог је постојао само проток ваздуха. Такође је спроведено тестирање где су оријентири били обрнутим редоследом: ветар, сунце + ветар, сунце + ветар, сунце.
Пробна теорија је да ако бубе могу да чувају информације о оба обележја у истом региону просторне меморије у мозгу, онда би требало да одржавају исти правац у првој и четвртој посети, тј. промене смера кретања треба да се групишу око 0°.
Слика #4
Прикупљени подаци о промени азимута током прве и четврте вожње потврдили су горњу претпоставку (4А), што је додатно потврђено моделирањем, чији су резултати приказани на графикону 4Ц (лево).
Као додатна провера, извршена су испитивања где је проток ваздуха замењен ултраљубичастом тачком (4Б и 4Ц десно). Резултати су били скоро идентични тестовима на сунцу и струјању ваздуха.
За детаљније упознавање са нијансама студије, препоручујем да погледате и њему.
Епилог
Комбинација резултата експеримената у природним и контролисаним окружењима показала је да се код балеге, визуелне и механосензорне информације конвергирају у заједничку неуронску мрежу и чувају као снимак мултимодалног компаса. Поређење ефикасности коришћења сунца или ветра као референце показало је да бубе имају тенденцију да користе референцу која им је пружила више информација. Други се користи као резервни или комплементарни.
Ово може изгледати као врло уобичајена ствар за нас, али не заборавите да је наш мозак много већи од мозга мале бубе. Али, као што смо сазнали, чак и најмања створења су способна за сложене менталне процесе, јер у дивљини ваш опстанак зависи или од снаге или интелигенције, а најчешће од комбинације оба.
петак ван врха:
Чак се и бубе боре око плена. И није важно што је плен лоптица балеге.
(ББЦ Еартх, Давид Аттенбороугх)
Хвала на читању, останите радознали и угодан викенд момци! 🙂
Хвала вам што сте остали са нама. Да ли вам се свиђају наши чланци? Желите да видите још занимљивијег садржаја? Подржите нас тако што ћете наручити или препоручити пријатељима, 30% попуста за кориснике Хабра на јединствени аналог сервера почетног нивоа, који смо ми измислили за вас: (доступно са РАИД1 и РАИД10, до 24 језгра и до 40 ГБ ДДР4).
Делл Р730кд 2 пута јефтинији? Само овде у Холандији! Делл Р420 - 2к Е5-2430 2.2Гхз 6Ц 128ГБ ДДР3 2к960ГБ ССД 1Гбпс 100ТБ - од 99 долара! Читали о
Извор: ввв.хабр.цом