Sorduğumuz veya cevaplamaya çalıştığımız sorular var: gökyüzü neden mavi, gökyüzünde kaç yıldız var, kim daha güçlü - beyaz köpekbalığı mı yoksa katil balina mı, vb. Sormadığımız sorular da var ama bu, cevabı daha az ilginç kılmıyor. Bu tür sorular şunları içerir: Lund (İsveç), Witwatersrand (Güney Afrika), Stockholm (İsveç) ve Würzburg (Almanya) üniversitelerinden bilim adamları neyi bu kadar önemli bir şekilde birleştirdi? Bu muhtemelen çok önemli, çok karmaşık ve inanılmaz derecede faydalı bir şeydir. Bu konuda kesin bir şey söylemek zor ama kesinlikle çok ilginç, yani bok böceklerinin uzayda nasıl gezindikleri. İlk bakışta burada her şey önemsiz gibi görünse de dünyamız göründüğü kadar basit olmayan şeylerle doludur ve bok böcekleri de bunun kanıtıdır. Peki, bok böceğinin navigasyon sistemini bu kadar benzersiz kılan şey nedir, bilim insanları bunu nasıl test etti ve rekabetin bununla ne ilgisi var? Bu ve diğer soruların yanıtlarını araştırma grubunun raporunda bulacağız. Gitmek.
Главный герой
Öncelikle bu çalışmanın ana karakterini tanımakta fayda var. Güçlü, çalışkan, ısrarcı, yakışıklı ve şefkatlidir. Scarabaeidae üst familyasından bir bok böceğidir.
Gübre böcekleri, gastronomik tercihlerinden dolayı pek de çekici olmayan isimlerini almıştır. Bir yandan bu biraz iğrenç olabilir ama bok böceği için mükemmel bir besin kaynağıdır, bu nedenle bu ailenin çoğu türünün başka yiyecek kaynaklarına ve hatta suya ihtiyacı yoktur. Bunun tek istisnası, temsilcileri kırkayaklarla ziyafet çekmeyi seven Deltochilum valgum türüdür.
Bok böceklerinin yaygınlığı, Antarktika hariç tüm kıtalarda yaşadıkları için diğer canlıların çoğunun kıskançlık duyduğu bir durumdur. Yaşam alanı serin ormanlardan sıcak çöllere kadar değişmektedir. Açıkçası, yiyeceklerinin üretimi için "fabrika" olan hayvan habitatlarında büyük miktarda bok böceği bulmak daha kolaydır. Bok böcekleri gelecek için yiyecek depolamayı tercih ederler.
Bok böcekleri ve onların yaşam tarzlarının karmaşıklıkları hakkında kısa bir video (BBC, David Attenborough).
Farklı böcek türlerinin kendi davranışsal adaptasyon özellikleri vardır. Bazıları toplama alanından yuvarlanan ve bir çukura gömülen gübre topları oluşturur. Diğerleri yeraltında tüneller kazarak içlerini yiyecekle dolduruyor. Muhammed ve keder hakkındaki sözleri bilenler ise gübre yığınlarında yaşıyorlar.
Besin kaynakları böcek için önemlidir, ancak kendini koruma nedenlerinden çok, gelecekteki yavrulara bakma nedenleri nedeniyle. Gerçek şu ki, bok böceği larvaları ebeveynlerinin daha önce topladığı yerde yaşıyor. Ve larvalar için ne kadar çok gübre, yani yiyecek olursa, hayatta kalma olasılıkları da o kadar artar.
Bu formülasyona bilgi toplama sürecinde rastladım ve kulağa pek hoş gelmiyor, özellikle de son kısım:... Erkekler dişiler için savaşırlar, ayaklarını tünelin duvarlarına yaslarlar ve boynuz benzeri büyümelerle rakiplerini iterler ... Bazı erkeklerin boynuzları yoktur ve bu nedenle savaşa girmezler, ancak daha büyük gonadlara ve koruyuculara sahiptirler yandaki tüneldeki kadın...
Peki, şarkı sözlerinden doğrudan araştırmaya geçelim.
Daha önce de belirttiğim gibi, bazı bok böceği türleri toplar oluşturarak, seçilen rotanın kalitesine veya zorluğuna bakılmaksızın bunları düz bir çizgide yuvarlayarak bir depolama deliğine götürürler. Pek çok belgeselden aşina olduğumuz şey, bu böceklerin bu davranışlarıdır. Gübre böceklerinin (bazı türler kendi ağırlığının 1000 katını kaldırabilir), gastronomik tercihlerin ve yavrularına bakmanın yanı sıra mükemmel bir mekansal yönelime sahip olduklarını da biliyoruz. Üstelik geceleri yıldızları kullanarak yön bulabilen tek böcekler onlardır.
Güney Afrika'da (gözlemlerin yapıldığı yer), "avını" bulan bir bok böceği bir top oluşturur ve onu rastgele bir yönde düz bir çizgide yuvarlamaya başlar, en önemlisi de onu götürmekten çekinmeyecek rakiplerden uzaklaşır. elde ettiği yiyecek. Bu nedenle kaçışın etkili olabilmesi için rotadan sapmadan her zaman aynı yönde hareket etmeniz gerekir.
Güneş, bildiğimiz gibi ana referans noktasıdır ancak en güvenilir olanı değildir. Güneşin yüksekliği gün boyunca değişir ve bu da yönlendirmenin doğruluğunu azaltır. Böcekler neden daireler çizerek koşmaya, yönlerini karıştırmaya ve her 2 dakikada bir haritayı kontrol etmeye başlamıyor? Güneşin mekansal yönelim için tek bilgi kaynağı olmadığını varsaymak mantıklıdır. Ve sonra bilim adamları, böcekler için ikinci referans noktasının rüzgar, daha doğrusu rüzgarın yönü olduğunu öne sürdüler. Karıncalar ve hatta hamamböcekleri yollarını bulmak için rüzgarı kullanabildikleri için bu benzersiz bir özellik değildir.
Bilim adamları çalışmalarında, bok böceklerinin bu çok modlu duyusal bilgiyi nasıl kullandıklarını, ne zaman güneşe göre, ne zaman rüzgar yönüne göre gezinmeyi tercih ettiklerini ve her iki seçeneği aynı anda kullanıp kullanmadıklarını test etmeye karar verdiler. Gözlemler ve ölçümler deneklerin doğal ortamında ve ayrıca simüle edilmiş, kontrollü laboratuvar koşullarında yapıldı.
Araştırma sonuçları
Bu çalışmada ana konu rolünü bir böcek türü üstlenmiştir. Scarabaeus lamarckive doğal ortamda gözlemler Johannesburg (Güney Afrika) yakınlarındaki Stonehenge çiftliğinin topraklarında gerçekleştirildi.
Resim No. 1: Gün içinde rüzgar hızındaki değişiklikler (А), gün boyunca rüzgar yönündeki değişiklikler (В).
Rüzgar hızı ve yönüne ilişkin ön ölçümler yapıldı. Geceleri hız en düşüktü (<0,5 m/s), ancak şafağa yaklaştıkça arttı ve 3:11 ile 00:13 arasında (güneş yüksekliği ∼00°) günlük zirveye (70 m/s) ulaştı.
Hız değerleri dikkat çekicidir çünkü bok böceklerinin menotaktik yönelimi için gerekli olan 0,15 m/s'lik eşiği aşmaktadırlar. Bu durumda, rüzgarın en yüksek hızı, böceklerin en yüksek aktivitesiyle günün saatine denk gelir. Scarabaeus lamarcki.
Böcekler avlarını toplama noktasından oldukça geniş bir mesafeye kadar düz bir çizgide yuvarlarlar. Ortalama olarak rotanın tamamı 6.1 ± 3.8 dakika sürer. Bu nedenle bu süre zarfında rotayı mümkün olduğunca hassas bir şekilde takip etmeleri gerekir.
Rüzgarın yönünden bahsedersek, böceklerin maksimum aktivite döneminde (06:30'dan 18:30'a kadar), 6 dakikalık bir süre boyunca rüzgar yönündeki ortalama değişiklik 27.0°'den fazla değildir.
Gün boyunca rüzgar hızı ve yönüne ilişkin verileri birleştiren bilim insanları, bu tür hava koşullarının böceklerin çok modlu navigasyonu için yeterli olduğuna inanıyor.
Resim #2
Gözlem yapmanın zamanı geldi. Rüzgarın bok böceklerinin mekansal yönelim özellikleri üzerindeki olası etkisini test etmek için, ortasında yiyecek bulunan dairesel bir "arena" oluşturuldu. Böcekler, oluşturdukları topları, 3 m/s hızında kontrollü ve sabit bir hava akışı varlığında merkezden herhangi bir yöne yuvarlamakta özgürdü. Bu testler, güneş yüksekliğinin gün boyunca şu şekilde değiştiği açık günlerde gerçekleştirildi: ≥75° (yüksek), 45–60° (orta) ve 15–30° (düşük).
İki böceğin ziyareti arasında hava akışı ve güneş pozisyonundaki değişiklikler 180°'ye kadar değişebilir (2A). Ayrıca böceklerin sklerozdan muzdarip olmadığı ve bu nedenle ilk ziyaretten sonra seçtikleri rotayı hatırladıkları gerçeğini de dikkate almakta fayda var. Bunu bilen bilim adamları, böceğin sonraki girişi sırasında arenadan çıkış açısındaki değişiklikleri, yönlendirme başarısının göstergelerinden biri olarak dikkate alıyorlar.
Güneş yüksekliği ≥75° (yüksek) olduğunda, birinci ve ikinci setler arasında rüzgar yönündeki 180°'lik bir değişikliğe yanıt olarak azimuttaki değişiklikler, ortalama 180 ± 0,001 değişiklikle 166.9° (P < 79.3, V testi) etrafında kümelendi. ° (2B). Bu durumda, güneşin konumunda 180°'lik bir değişiklik (bir ayna kullanıldı) 13,7 ± 89,1°'lik (üstteki alt daire) hafif bir reaksiyona neden oldu. 2B).
İlginçtir ki, orta ve düşük güneş rakımlarında böcekler rüzgar yönündeki değişikliklere rağmen rotalarına yapıştı - ortalama rakım: -15,9 ± 40,2°; P <0,001; alçak rakım: 7,1 ± 37,6°, P < 0,001 (2C и 2D). Ancak güneş ışınlarının yönünü 180° değiştirmek tam tersi bir tepkiye neden oldu, yani böceğin rotasının yönünde radikal bir değişiklik oldu; ortalama yükseklik: 153,9 ± 83,3°; alçak rakım: −162 ± 69,4°; P <0,001 (alt daireler 2A, 2S и 2D).
Belki yönelim rüzgardan değil kokulardan etkileniyordur. Bunu test etmek için ikinci bir grup test böceğinin koku alma duyularından sorumlu olan uzak anten bölümleri çıkarıldı. Bu böceklerin sergilediği rüzgar yönündeki 180° değişikliklere tepki olarak rota değişiklikleri hala 180° civarında önemli ölçüde kümelenmişti. Başka bir deyişle, koku alma duyusu olan ve olmayan böceklerin yönelim dereceleri arasında hemen hemen hiçbir fark yoktur.
Orta düzeyde bir sonuç, bok böceklerinin yönelimlerinde güneşi ve rüzgarı kullandıklarıdır. Bu durumda, kontrollü laboratuvar koşullarında, yüksek güneş irtifalarında rüzgar pusulasının güneş pusulasına hakim olduğu, ancak güneş ufka yaklaştığında durumun değişmeye başladığı tespit edildi.
Bu gözlem, iki modalite arasındaki etkileşimin duyusal bilgiye göre değiştiği dinamik bir multimodal pusula sisteminin mevcut olduğunu göstermektedir. Yani, böcek günün herhangi bir saatinde, o andaki en güvenilir bilgi kaynağına (güneş alçakta - güneş bir referanstır; güneş yüksekte - rüzgar bir referanstır) dayanarak hareket eder.
Daha sonra bilim insanları rüzgarın böceklerin yönünü belirlemede yardımcı olup olmadığını kontrol etmeye karar verdi. Bu amaçla ortasında yiyeceklerin bulunduğu 1 m çapında bir arena hazırlandı. Toplamda, böcekler güneşin yüksek konumunda 20 gün batımı gerçekleştirdi: 10'u rüzgarlı ve 10'u rüzgarsız (2F).
Beklendiği gibi rüzgarın varlığı böceklerin yönelim doğruluğunu arttırdı. Güneş pusulası doğruluğunun ilk gözlemlerinde, birbirini takip eden iki küme arasındaki azimuttaki değişimin, daha düşük bir konuma (<75°) kıyasla yüksek güneş konumunda (>60°) iki katına çıktığı belirtilmektedir.
Böylece rüzgarın, bok böceklerinin yöneliminde önemli bir rol oynadığını ve güneş pusulasındaki yanlışlıkları telafi ettiğini fark ettik. Peki bir böcek rüzgarın hızı ve yönü hakkında nasıl bilgi toplar? Elbette en bariz olanı bunun antenler aracılığıyla gerçekleşmesidir. Bunu doğrulamak için bilim adamları, antenli ve antensiz olmak üzere iki grup böceğin katılımıyla sabit hava akışında (3 m/s) iç mekanlarda testler gerçekleştirdiler (3A).
Resim #3
Yönlendirme doğruluğu için ana kriter, hava akış yönü 180° değiştiğinde iki yaklaşma arasındaki azimutun değişmesiydi.
Antenli böceklerin hareket yönündeki değişiklikler, antensiz böceklerin aksine 180° civarında kümelenmiştir. Ek olarak, antensiz böcekler için azimuttaki ortalama mutlak değişim 104,4 ± 36,0° idi; bu, antenli böcekler için mutlak değişim olan 141,0 ± 45,0°'den çok farklıdır (grafik 3V). Yani anteni olmayan böcekler rüzgarda normal şekilde hareket edemiyorlardı. Ancak yine de güneşe göre iyi yönlendirilmişlerdi.
resim üzerinde 3A böceklerin rotalarını ayarlamak için farklı duyusal yöntemlerden gelen bilgileri birleştirme yeteneğini test etmek için bir test düzeneğini gösterir. Bunu yapmak için test, ilk yaklaşma sırasında her iki yer işaretini (rüzgar + güneş) veya ikinci yaklaşma sırasında yalnızca bir yer işaretini (güneş veya rüzgar) içeriyordu. Bu şekilde çok modluluk ve tek modluluk karşılaştırıldı.
Gözlemler, çok modlu bir dönüm noktasından tek modlu bir dönüm noktasına geçişten sonra böceklerin hareket yönündeki değişikliklerin 0° civarında yoğunlaştığını gösterdi: yalnızca rüzgar: -8,2 ± 64,3°; yalnızca güneş: 16,5 ± 51,6° (grafikler ortada ve sağda) 3C).
Bu yönelim özelliği, iki (güneş + rüzgar) yer işaretinin (soldaki grafik) varlığında elde edilenden farklı değildi. 3S).
Bu, kontrollü koşullar altında, ikincisinin yeterli bilgi sağlamaması durumunda bir böceğin bir dönüm noktasını kullanabileceğini, yani bir dönüm noktasının yanlışlığını ikinciyle telafi edebileceğini göstermektedir.
Bilim adamlarının orada durduğunu düşünüyorsanız, o zaman öyle değil. Daha sonra, böceklerin yer işaretlerinden biri hakkındaki bilgileri ne kadar iyi depoladığını ve bunu gelecekte ek olarak kullanıp kullanmadıklarını kontrol etmek gerekiyordu. Bu amaçla 4 yaklaşım gerçekleştirildi: birincisinde 1 yer işareti (güneş) vardı, ikincisinde ve üçüncüsünde bir hava akışı eklendi ve dördüncüsünde sadece bir hava akışı vardı. Yer işaretlerinin ters sırada olduğu bir test de yapıldı: rüzgar, güneş + rüzgar, güneş + rüzgar, güneş.
Geçici bir teori, eğer böcekler her iki yer işareti hakkındaki bilgiyi beyindeki aynı mekansal hafıza bölgesinde depolayabiliyorsa, o zaman birinci ve dördüncü ziyaretlerinde aynı yönü korumaları gerekir; Hareket yönündeki değişiklikler 0° civarında kümelenmelidir.
Resim #4
Birinci ve dördüncü çalıştırmalar sırasında azimuttaki değişime ilişkin toplanan veriler, yukarıdaki varsayımı (4A) doğruladı; bu varsayım, modelleme yoluyla daha da doğrulandı ve sonuçları grafik 4C'de (solda) gösterildi.
Ek bir kontrol olarak, hava akışının yerini ultraviyole bir noktanın aldığı (sağda 4B ve 4C) testler gerçekleştirildi. Sonuçlar güneş ve hava akışı testleriyle neredeyse aynıydı.
Çalışmanın nüansları hakkında daha ayrıntılı bilgi için, şuna bakmanızı tavsiye ederim: и ona.
Sonuç bölümü
Hem doğal hem de kontrollü ortamlarda yapılan deneylerden elde edilen sonuçların birleşimi, bok böceklerinde görsel ve mekanik-duyusal bilgilerin ortak bir sinir ağında birleştiğini ve çok modlu bir pusulanın anlık görüntüsü olarak depolandığını gösterdi. Güneşi veya rüzgarı referans olarak kullanmanın etkinliğine ilişkin bir karşılaştırma, böceklerin kendilerine daha fazla bilgi sağlayan referansı kullanma eğiliminde olduklarını gösterdi. İkincisi yedek veya tamamlayıcı olarak kullanılır.
Bu bize çok sıradan bir şeymiş gibi gelebilir ama unutmayın ki beynimiz küçük bir böceğin beyninden çok daha büyüktür. Ancak öğrendiğimiz gibi, en küçük yaratıklar bile karmaşık zihinsel süreçler gerçekleştirme yeteneğine sahiptir; çünkü vahşi doğada hayatta kalmanız ya güce ya da zekaya, çoğunlukla da her ikisinin birleşimine bağlıdır.
Cuma kapalı:
Böcekler bile avları için kavga ederler. Ve avın bir gübre yumağı olması önemli değil.
(BBC Dünyası, David Attenborough)
Okuduğunuz için teşekkürler, meraklı kalın ve harika bir hafta sonu geçirin arkadaşlar! 🙂
Bizimle kaldığın için teşekkürler. Yazılarımızı beğeniyor musunuz? Daha ilginç içerik görmek ister misiniz? Sipariş vererek veya arkadaşlarınıza tavsiye ederek bize destek olun, Habr kullanıcıları için, bizim tarafımızdan sizin için icat ettiğimiz benzersiz bir giriş seviyesi sunucu analogunda %30 indirim: (RAID1 ve RAID10, 24 adede kadar çekirdek ve 40 GB'a kadar DDR4 ile mevcuttur).
Dell R730xd 2 kat daha mı ucuz? Sadece burada Hollanda'da! Dell R420 - 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB - 99$'dan! Hakkında oku
Kaynak: habr.com