GPS kwa mende: mfumo wa mwelekeo wa aina nyingi

Kuna maswali ambayo tuliuliza au kujaribu kujibu: kwa nini anga ni bluu, ni nyota ngapi mbinguni, ni nani mwenye nguvu - papa mweupe au nyangumi wauaji, nk. Na kuna maswali ambayo hatukuuliza, lakini hiyo haifanyi jibu kuwa la kupendeza. Maswali hayo yanajumuisha yafuatayo: ni nini muhimu sana wanasayansi kutoka vyuo vikuu vya Lund (Sweden), Witwatersrand (Afrika Kusini), Stockholm (Sweden) na Würzburg (Ujerumani) kwa pamoja? Hili labda ni jambo muhimu sana, ngumu sana na muhimu sana. Kweli, ni ngumu kusema kwa hakika juu ya hili, lakini inavutia sana, ambayo ni, jinsi mende wa kinyesi wanavyozunguka kwenye nafasi. Kwa mtazamo wa kwanza, kila kitu hapa ni kidogo, lakini ulimwengu wetu umejaa vitu ambavyo sio rahisi kama inavyoonekana, na mende wa kinyesi ni uthibitisho wa hili. Kwa hiyo, ni nini cha pekee kuhusu mfumo wa urambazaji wa mbawakawa, wanasayansi waliujaribuje, na ushindani unahusiana nini nao? Tutapata majibu ya maswali haya na mengine katika ripoti ya kikundi cha utafiti. Nenda.

Mtawala

Kwanza kabisa, inafaa kumjua mhusika mkuu wa utafiti huu. Yeye ni hodari, mwenye bidii, anayeendelea, mzuri na anayejali. Ni mbawakawa kutoka kwa familia kuu ya Scarabaeidae.

Mende wa kinyesi walipata jina lao lisilovutia sana kwa sababu ya upendeleo wao wa kitamaduni. Kwa upande mmoja, hii ni mbaya kidogo, lakini kwa mende ni chanzo bora cha virutubisho, ndiyo sababu aina nyingi za familia hii hazihitaji vyanzo vingine vya chakula au hata maji. Mbali pekee ni aina ya Deltochilum valgum, ambao wawakilishi wao wanapenda kula centipedes.

Kuenea kwa mbawakawa ni wivu wa viumbe wengine wengi, kwa kuwa wanaishi katika mabara yote isipokuwa Antaktika. Makazi ni kati ya misitu baridi hadi jangwa moto. Kwa wazi, ni rahisi kupata viwango vikubwa vya mende katika makazi ya wanyama ambayo ni "viwanda" vya uzalishaji wa chakula chao. Mende wa kinyesi wanapendelea kuhifadhi chakula kwa siku zijazo.

Video fupi kuhusu mende wa samadi na ugumu wa maisha yao (BBC, David Attenborough).

Aina tofauti za mende zina sifa zao za kukabiliana na tabia. Baadhi ya fomu ya mipira ya mbolea, ambayo ni akavingirisha kutoka tovuti ya ukusanyaji na kuzikwa katika shimo. Wengine huchimba vichuguu chini ya ardhi, wakijaza chakula. Na bado wengine, wanaojua msemo kuhusu Muhammad na huzuni, wanaishi tu kwenye lundo la mavi.

Ugavi wa chakula ni muhimu kwa beetle, lakini sio sana kwa sababu za kujihifadhi, lakini kwa sababu za kutunza watoto wa baadaye. Ukweli ni kwamba mabuu ya mende huishi katika kile ambacho mzazi wao alikusanya hapo awali. Na kadiri mbolea inavyozidi, yaani, chakula cha mabuu, ndivyo wanavyoweza kuishi.

Nilikutana na uundaji huu katika mchakato wa kukusanya habari, na haisikiki vizuri sana, haswa sehemu ya mwisho:... Wanaume wanapigania wanawake, wakiweka miguu yao dhidi ya kuta za handaki, na kusukuma mpinzani wao na miche inayofanana na pembe ... Wanaume wengine hawana pembe na kwa hivyo hawashiriki katika mapigano, lakini wana gonadi kubwa na walinzi. mwanamke katika handaki inayofuata ...

Kweli, wacha tuendelee kutoka kwa maandishi moja kwa moja hadi kwenye utafiti wenyewe.

Kama nilivyotaja hapo awali, aina fulani za mende huunda mipira na kuikunja kwa mstari ulionyooka, bila kujali ubora au ugumu wa njia iliyochaguliwa, kwenye shimo la kuhifadhi. Ni tabia hii ya mende hawa ambayo tunaifahamu sana shukrani kwa maandishi mengi. Pia tunajua kuwa pamoja na nguvu (aina fulani zinaweza kuinua mara 1000 uzito wao wenyewe), upendeleo wa gastronomic na utunzaji wa watoto wao, mende wa kinyesi wana mwelekeo bora wa anga. Isitoshe, hao ndio wadudu pekee wanaoweza kusafiri usiku kwa kutumia nyota.

Huko Afrika Kusini (eneo la uchunguzi), mende wa kinyesi, baada ya kupata "mawindo", huunda mpira na kuanza kuusonga kwa mstari ulio sawa kwa mwelekeo wa nasibu, muhimu zaidi kutoka kwa washindani ambao hawatasita kuchukua. chakula ambacho amepata. Kwa hiyo, ili kuepuka kuwa na ufanisi, unahitaji kuhamia mwelekeo huo wakati wote, bila kwenda nje.

Jua ndio sehemu kuu ya kumbukumbu, kama tunavyojua tayari, lakini sio ya kutegemewa zaidi. Urefu wa jua hubadilika siku nzima, ambayo hupunguza usahihi wa mwelekeo. Kwa nini mende hazianza kukimbia kwenye miduara, kuchanganyikiwa katika mwelekeo na kuangalia ramani kila baada ya dakika 2? Ni jambo la akili kudhani kwamba jua sio chanzo pekee cha habari kwa mwelekeo katika nafasi. Na kisha wanasayansi walipendekeza kwamba hatua ya pili ya kumbukumbu ya mende ni upepo, au tuseme mwelekeo wake. Hili si jambo la kipekee, kwani mchwa na hata mende wanaweza kutumia upepo kutafuta njia yao.

Katika kazi yao, wanasayansi waliamua kujaribu jinsi mbawakawa hutumia habari hii ya hisia nyingi, wakati wanapendelea kuzunguka jua na wakati wa mwelekeo wa upepo, na ikiwa wanatumia chaguzi zote mbili kwa wakati mmoja. Uchunguzi na vipimo vilifanywa katika mazingira asilia ya wahusika, na pia katika hali ya maabara iliyoigwa, iliyodhibitiwa.

Matokeo ya utafiti

Katika utafiti huu, jukumu la somo kuu lilichezwa na mende wa aina Scarabaeus lamarcki, na uchunguzi katika mazingira ya asili ulifanyika kwenye eneo la shamba la Stonehenge, karibu na Johannesburg (Afrika Kusini).

Picha Na. 1: mabadiliko ya kasi ya upepo wakati wa mchana (Аmabadiliko ya mwelekeo wa upepo wakati wa mchana (В).

Vipimo vya awali vya kasi ya upepo na mwelekeo vilifanywa. Usiku, kasi ilikuwa ya chini kabisa (<0,5 m/s), lakini iliongezeka karibu na alfajiri, kufikia kilele cha kila siku (3 m/s) kati ya 11:00 na 13:00 (mwinuko wa jua ~70°).

Viwango vya kasi vinajulikana kwa sababu vinazidi kizingiti cha 0,15 m / s kinachohitajika kwa mwelekeo wa menotactic wa mende wa kinyesi. Katika kesi hiyo, kasi ya upepo wa kilele inafanana wakati wa siku na shughuli za kilele cha mende Scarabaeus lamarcki.

Mende hutembeza mawindo yao kwa mstari wa moja kwa moja kutoka mahali pa mkusanyiko hadi umbali mkubwa. Kwa wastani, njia nzima inachukua dakika 6.1 ± 3.8. Kwa hiyo, katika kipindi hiki cha muda wanapaswa kufuata njia kwa usahihi iwezekanavyo.

Ikiwa tunazungumzia kuhusu mwelekeo wa upepo, basi wakati wa shughuli za juu za mende (kutoka 06:30 hadi 18:30), mabadiliko ya wastani katika mwelekeo wa upepo wakati wa muda wa dakika 6 sio zaidi ya 27.0 °.

Kwa kuchanganya data juu ya kasi ya upepo na mwelekeo siku nzima, wanasayansi wanaamini kwamba hali hiyo ya hali ya hewa inatosha kwa urambazaji wa aina nyingi za mende.

Picha #2

Ni wakati wa kutazama. Ili kupima ushawishi unaowezekana wa upepo juu ya sifa za mwelekeo wa anga za mende wa kinyesi, "uwanja" wa mviringo uliundwa na chakula katikati. Mende walikuwa huru kupiga mipira waliyounda kwa mwelekeo wowote kutoka katikati mbele ya mtiririko wa hewa uliodhibitiwa, thabiti kwa kasi ya 3 m / s. Majaribio haya yalifanywa siku zilizo wazi wakati urefu wa jua ulibadilika siku nzima kama ifuatavyo: ≥75 ° (juu), 45-60 ° (katikati), na 15-30 ° (chini).

Mabadiliko ya mtiririko wa hewa na nafasi ya jua yanaweza kubadilika hadi 180 ° kati ya ziara mbili za mende (2A) Inafaa pia kuzingatia ukweli kwamba mende hawana ugonjwa wa sclerosis, na kwa hiyo baada ya ziara ya kwanza wanakumbuka njia waliyochagua. Kujua hili, wanasayansi huzingatia mabadiliko katika pembe ya kutoka kwenye uwanja wakati wa kuingia kwa mende kama moja ya viashiria vya mafanikio ya mwelekeo.

Wakati mwinuko wa jua ≥75 ° (juu), mabadiliko katika azimuth kulingana na mabadiliko ya 180 ° katika mwelekeo wa upepo kati ya seti ya kwanza na ya pili yaliunganishwa karibu 180 ° (P <0,001, mtihani wa V) na mabadiliko ya wastani ya 166.9 ± 79.3 ° (2B) Katika kesi hii, mabadiliko katika nafasi ya jua (kioo kilitumiwa) na 180 ° ilisababisha mmenyuko wa hila wa 13,7 ± 89,1 ° (mduara wa chini juu 2B).

Inashangaza, katika urefu wa kati na chini ya jua, mende walishikamana na njia zao licha ya mabadiliko katika mwelekeo wa upepo - urefu wa wastani: -15,9 ± 40,2 °; P <0,001; mwinuko wa chini: 7,1 ± 37,6°, P <0,001 (2C и 2D) Lakini kubadilisha mwelekeo wa mionzi ya jua kwa 180 ° ilikuwa na athari kinyume, yaani, mabadiliko makubwa katika mwelekeo wa njia ya mende - urefu wa wastani: 153,9 ± 83,3 °; urefu wa chini: -162 ± 69,4 °; P <0,001 (miduara ya chini ndani 2A, 2C и 2D).

Labda mwelekeo hauathiriwi na upepo yenyewe, lakini kwa harufu. Ili kupima hili, kundi la pili la mende wa majaribio walikuwa na sehemu zao za mbali za antena, ambazo zinawajibika kwa hisia zao za harufu, zimeondolewa. Mabadiliko ya njia katika kukabiliana na mabadiliko ya 180° katika mwelekeo wa upepo yaliyoonyeshwa na mbawakawa hawa bado yalikuwa yameunganishwa kwa kiasi kikubwa karibu 180°. Kwa maneno mengine, hakuna tofauti katika kiwango cha mwelekeo kati ya mende na bila hisia ya harufu.

Hitimisho la kati ni kwamba mende hutumia jua na upepo katika mwelekeo wao. Katika kesi hiyo, chini ya hali ya maabara iliyodhibitiwa, iligundua kuwa dira ya upepo inatawala juu ya dira ya jua kwenye urefu wa jua, lakini hali huanza kubadilika wakati jua linakaribia upeo wa macho.

Uchunguzi huu unaonyesha kuwa kuna mfumo wa dira wa modi nyingi unaobadilika, ambapo mwingiliano kati ya njia hizi mbili hubadilika kulingana na habari ya hisia. Hiyo ni, mende husafiri wakati wowote wa siku, akitegemea chanzo cha habari cha kuaminika zaidi wakati huo (jua ni chini - jua ni kumbukumbu; jua ni juu - upepo ni kumbukumbu).

Kisha, wanasayansi waliamua kuangalia ikiwa upepo unasaidia kuelekeza mende au la. Kwa kusudi hili, uwanja wenye kipenyo cha m 1 ulitayarishwa na chakula katikati. Kwa jumla, mende walifanya jua 20 kwenye nafasi ya juu ya jua: 10 kwa upepo na 10 bila upepo (2F).

Kama ilivyotarajiwa, uwepo wa upepo uliongeza usahihi wa mwelekeo wa mende. Imeelezwa kuwa katika uchunguzi wa mapema wa usahihi wa dira ya jua, mabadiliko ya azimuth kati ya seti mbili za mfululizo huongezeka mara mbili kwenye nafasi ya juu ya jua (> 75 °) ikilinganishwa na nafasi ya chini (<60 °).

Kwa hiyo, tuligundua kwamba upepo una jukumu muhimu katika mwelekeo wa mende wa kinyesi, kulipa fidia kwa usahihi wa dira ya jua. Lakini mbawakawa hukusanyaje habari kuhusu kasi ya upepo na mwelekeo? Bila shaka, jambo la wazi zaidi ni kwamba hii hutokea kwa njia ya antennae. Ili kuthibitisha hili, wanasayansi walifanya vipimo ndani ya nyumba kwa mtiririko wa hewa wa mara kwa mara (3 m / s) kwa ushiriki wa makundi mawili ya mende - na bila antena (3A).

Picha #3

Kigezo kuu cha usahihi wa mwelekeo kilikuwa mabadiliko ya azimuth kati ya njia mbili wakati mwelekeo wa mtiririko wa hewa ulibadilika kwa 180 °.

Mabadiliko katika mwelekeo wa harakati za mende na antena ziliunganishwa karibu 180 °, tofauti na mende bila antennae. Kwa kuongeza, mabadiliko ya maana kabisa katika azimuth kwa mende bila antena ilikuwa 104,4 ± 36,0 °, ambayo ni tofauti sana na mabadiliko kamili ya mende na antena - 141,0 ± 45,0 ° (grafu katika 3V) Hiyo ni, mende bila antena hawakuweza kusafiri kwa kawaida katika upepo. Hata hivyo, bado waliweza kusafiri vizuri na jua.

Kwenye picha 3A huonyesha usanidi wa majaribio ili kupima uwezo wa mende wa kuchanganya taarifa kutoka kwa mbinu mbalimbali za hisi ili kurekebisha njia yao. Ili kufanya hivyo, jaribio lilijumuisha alama zote mbili (upepo + jua) wakati wa mbinu ya kwanza, au alama moja tu (jua au upepo) wakati wa pili. Kwa njia hii, multimodality na unimodality walikuwa ikilinganishwa.

Uchunguzi ulionyesha kuwa mabadiliko katika mwelekeo wa harakati za mende baada ya mpito kutoka kwa alama nyingi hadi unimodal zilijilimbikizia karibu 0 °: upepo tu: -8,2 ± 64,3 °; jua pekee: 16,5 ± 51,6° (grafu katikati na kuendelea kulia 3C).

Tabia hii ya mwelekeo haikutofautiana na ile iliyopatikana mbele ya alama mbili (jua + upepo) (grafu upande wa kushoto 3C).

Hii inaonyesha kwamba, chini ya hali zilizodhibitiwa, mende inaweza kutumia alama moja ikiwa ya pili haitoi taarifa za kutosha, yaani, fidia kwa usahihi wa alama moja na ya pili.

Ikiwa unafikiri kwamba wanasayansi walisimama hapo, basi hii sivyo. Ifuatayo, ilihitajika kuangalia jinsi mende huhifadhi habari kuhusu moja ya alama muhimu, na ikiwa watazitumia katika siku zijazo kama nyongeza. Kwa kusudi hili, mbinu 4 zilifanyika: katika kwanza kulikuwa na alama 1 (jua), katika pili na ya tatu mtiririko wa hewa uliongezwa, na wakati wa nne kulikuwa na mtiririko wa hewa tu. Jaribio pia lilifanyika ambapo alama zilikuwa katika mpangilio wa nyuma: upepo, jua + upepo, jua + upepo, jua.

Nadharia ya majaribio ni kwamba ikiwa mende inaweza kuhifadhi habari kuhusu alama zote mbili katika eneo moja la kumbukumbu ya anga katika ubongo, basi wanapaswa kudumisha mwelekeo sawa katika ziara ya kwanza na ya nne, i.e. mabadiliko katika mwelekeo wa harakati lazima nguzo karibu 0 °.

Picha #4

Data iliyokusanywa juu ya mabadiliko ya azimuth wakati wa kukimbia kwa kwanza na ya nne ilithibitisha dhana hapo juu (4A), ambayo ilithibitishwa zaidi kwa njia ya mfano, matokeo ambayo yanaonyeshwa kwenye grafu 4C (kushoto).

Kama ukaguzi wa ziada, majaribio yalifanywa ambapo mtiririko wa hewa ulibadilishwa na doa ya ultraviolet (4B na 4C upande wa kulia). Matokeo yalikuwa karibu kufanana na vipimo vya mtiririko wa jua na hewa.

Kwa ufahamu wa kina zaidi na nuances ya utafiti, napendekeza kutazama wanasayansi wanaripoti и Nyenzo za ziada kwake.

Epilogue

Mchanganyiko wa matokeo kutoka kwa majaribio katika mazingira asilia na yaliyodhibitiwa yalionyesha kuwa katika mbawakawa wa kinyesi, taarifa za kuona na za mekanika huungana katika mtandao wa kawaida wa neva na huhifadhiwa kama picha ya dira ya aina nyingi. Ulinganisho wa ufanisi wa kutumia jua au upepo kama marejeleo ulionyesha kwamba mbawakawa walikuwa na mwelekeo wa kutumia marejeleo ambayo yaliwapa habari zaidi. Ya pili inatumika kama nyongeza au ya ziada.

Hili linaweza kuonekana kama jambo la kawaida sana kwetu, lakini usisahau kwamba ubongo wetu ni mkubwa zaidi kuliko ule wa mdudu mdogo. Lakini, kama tumejifunza, hata viumbe vidogo zaidi vina uwezo wa michakato ngumu ya kiakili, kwa kuwa porini kuishi kwako kunategemea nguvu au akili, na mara nyingi juu ya mchanganyiko wa zote mbili.

Ijumaa kutoka juu:

Hata mende hupigana juu ya mawindo. Na haijalishi kwamba mawindo ni mpira wa mavi.
(BBC Earth, David Attenborough)

Asante kwa kusoma, kuwa na hamu na kuwa na wikendi njema guys! 🙂

Asante kwa kukaa nasi. Je, unapenda makala zetu? Je, ungependa kuona maudhui ya kuvutia zaidi? Tuunge mkono kwa kuweka agizo au kupendekeza kwa marafiki, Punguzo la 30% kwa watumiaji wa Habr kwenye analogi ya kipekee ya seva za kiwango cha kuingia, ambayo tulikutengenezea: Ukweli wote kuhusu VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1Gbps kutoka $20 au jinsi ya kushiriki seva? (inapatikana kwa RAID1 na RAID10, hadi cores 24 na hadi 40GB DDR4).

Dell R730xd mara 2 nafuu? Hapa tu 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 TV kutoka $199 nchini Uholanzi! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - kutoka $99! Soma kuhusu Jinsi ya kujenga miundombinu ya Corp. darasa na matumizi ya seva za Dell R730xd E5-2650 v4 zenye thamani ya euro 9000 kwa senti?

Chanzo: mapenzi.com