- Как муравьи идущие задом наперёд находят дорогу домой объяснили учёные
- Ученые объяснили, как муравьи, идущие задом наперед, находят дорогу домой
- Ученые объяснили, как муравьи, идущие задом наперед, находят дорогу домой
- Как муравьи находят дорогу домой?
- Они находят обратную дорогу, используя сложную математику!
- Вывод
Как муравьи идущие задом наперёд находят дорогу домой объяснили учёные
Каждый день крошечные красные насекомые, называемые испанскими пустынными муравьями, совершают несколько походов из своего гнезда в поисках пищи. Когда они находят небольшую закуску, такую как семя или крошка, они могут держать ее в воздухе в своих крошечных челюстях и нести ее домой. Но когда они встречают более крупную еду, им часто приходится тащить ее, идя задом наперед, чтобы доставить ее в гнездо.
Чтобы узнать знакомое место насекомые должны видеть что-то спереди, ранее полагали учёные. Муравьи используют сразу несколько методов, чтобы найти свой путь, выявила исследовательская группа. Муравьи могут распознавать знакомые пейзажи, даже когда они идут назад, что представляет собой очень высокий уровень визуальной сложности для такого крошечного животного.
Идя вперед, испанские пустынные муравьи (Cataglyphis velox) используют стратегию, называемую «интеграция пути»: они запоминают ощущения изгибов и поворотов, которые они сделали, и сколько шагов они делают из гнезда, которые они используют, чтобы вычислить самый быстрый маршрут назад дом. Они также полагаются на угол Солнца, чтобы ориентироваться, и оглядываются на проходящий пейзаж, запоминая определенные ориентиры, которые могут помочь им в их обратном пути.
Но вот как они знают, куда они идут, идя задом наперед, не совсем понятно. Иногда муравьи бросают свою еду и оборачиваются, чтобы увидеть путь вперед — поведение, называемое подглядыванием, — прежде чем снова взять крошку и двигаться назад. «Мы хотели выяснить, узнают ли они что-нибудь визуально, когда идут задом наперед», — сказал Себастьян Шварц, этолог из Университета Пола Сабатье.
Шварц и его коллеги выбрали муравьев, которые уже шли к кормушке из их гнезда в пустыне, чтобы они знали, где они находятся. Другими словами, у них уже была информация об интеграции пути. Ученые также ударили некоторых насекомых прямо из гнезда, которые думали, что они дома. Они откладывали муравьев на некотором расстоянии от гнезда с гигантской крошкой одобренного муравьями печенья.
Когда муравьи начали тянуть печенье обратно в гнездо, исследователи иногда меняли пейзаж вокруг них, имитируя странные горы, добавляя черные пластиковые пакеты и брезенты вдоль дорожки. Столкнувшись с такими новыми ориентирами, муравьи заглянули после того, как прошли всего 3,2 метра по 8-метровой дорожке, тогда как муравьи на знакомых дорожках могли пройти почти 6 метров, не поворачиваясь. Наблюдения показывают, что насекомые забирались в окружающую среду, когда они шли назад, и использовали их для навигации и принятия решения, когда заглянуть.
Как и ожидалось, муравьи, которые уже знали, где они находятся, чувствовали себя намного лучше, независимо от обстановки. Они могли идти на большие расстояния, прежде чем заглянуть за ними, и многие из них вернулись домой со своим печеньем. Правда, несколько «невежественных» муравьев потерялись, но, что удивительно, другие смогли найти свой путь обратно в гнездо, даже если они ранее не отслеживали, куда они шли, используя интеграцию пути, а это значит, что они должны были использовать только свои визуальные воспоминания и, возможно, угол Солнца.
Отметим, что глаза муравьев имеют широкий угол обзора — у них почти 360-градусное зрение, тогда как люди могут видеть только около трети своего окружения, не поворачивая головы. Шварц говорит, что насекомые, вероятно, воспринимают информацию из-за и позади них, когда уходят из гнезда, а затем используют ее, чтобы направлять их назад, когда они тащат пищу. Проанализировав поведение муравьев, Шварц смог создать модель, показывающую обстоятельства, при которых насекомые полагаются на свое визуальное окружение, а не на другие источники информации, такие как угол Солнца или внутренний счетчик шагов, чтобы найти дорогу домой назад.
Ученые подчеркивают, что результаты исследования являются «захватывающими», но все же еще многое предстоит узнать о навигации муравьев. При этом отмечается, что муравьи в исследовании ходили взад и вперед по относительно прямым путям, поэтому модель Шварца о том, как они перемещаются, не учитывает, что в естественных условиях муравьи могут идти во всех направлениях и могут гибко комбинировать разные виды.
В любом случае, ученые намереваются продолжать свои исследования, надеясь полностью прояснить вопрос навигации муравьев.
Источник
Ученые объяснили, как муравьи, идущие задом наперед, находят дорогу домой
Каждый день крошечные красные насекомые, называемые испанскими пустынными муравьями, совершают несколько походов из своего гнезда в поисках пищи. Когда они находят небольшую закуску, такую как семя или крошка, они могут держать ее в воздухе в своих крошечных челюстях и нести ее домой. Но когда они встречают более крупную еду, им часто приходится тащить ее, идя задом наперед, чтобы доставить ее в гнездо.
Ранее ученые думали, что насекомые должны видеть что-то спереди, чтобы узнать знакомое место. Теперь исследовательская группа показала, что муравьи используют сразу несколько методов, чтобы найти свой путь, и что они могут распознавать знакомые пейзажи, даже когда они идут назад, что представляет собой очень высокий уровень визуальной сложности для такого крошечного животного.
Идя вперед, испанские пустынные муравьи ( Cataglyphis velox ) используют стратегию, называемую «интеграция пути»: они запоминают ощущения изгибов и поворотов, которые они сделали, и сколько шагов они делают из гнезда, которые они используют, чтобы вычислить самый быстрый маршрут назад дом. Они также полагаются на угол Солнца, чтобы ориентироваться, и оглядываются на проходящий пейзаж, запоминая определенные ориентиры, которые могут помочь им в их обратном пути.
Но вот как они знают, куда они идут, идя задом наперед, не совсем понятно. Иногда муравьи бросают свою еду и оборачиваются, чтобы увидеть путь вперед — поведение, называемое подглядыванием, — прежде чем снова взять крошку и двигаться назад. «Мы хотели выяснить, узнают ли они что-нибудь визуально, когда идут задом наперед», — сказал Себастьян Шварц, этолог из Университета Пола Сабатье.
Шварц и его коллеги выбрали муравьев, которые уже шли к кормушке из их гнезда в пустыне, чтобы они знали, где они находятся. Другими словами, у них уже была информация об интеграции пути. Ученые также ударили некоторых насекомых прямо из гнезда, которые думали, что они дома. Они откладывали муравьев на некотором расстоянии от гнезда с гигантской крошкой одобренного муравьями печенья.
Когда муравьи начали тянуть печенье обратно в гнездо, исследователи иногда меняли пейзаж вокруг них, имитируя странные горы, добавляя черные пластиковые пакеты и брезенты вдоль дорожки. Столкнувшись с такими новыми ориентирами, муравьи заглянули после того, как прошли всего 3,2 метра по 8-метровой дорожке, тогда как муравьи на знакомых дорожках могли пройти почти 6 метров, не поворачиваясь. Наблюдения показывают, что насекомые забирались в окружающую среду, когда они шли назад, и использовали их для навигации и принятия решения, когда заглянуть.
Как и ожидалось, муравьи, которые уже знали, где они находятся, чувствовали себя намного лучше, независимо от обстановки.. Они могли идти на большие расстояния, прежде чем заглянуть за ними, и многие из них вернулись домой со своим печеньем. Правда, несколько «невежественных» муравьев потерялись, но, что удивительно, другие смогли найти свой путь обратно в гнездо, даже если они ранее не отслеживали, куда они шли, используя интеграцию пути, а это значит, что они должны были использовать только свои визуальные воспоминания и, возможно, угол Солнца.
Отметим, что глаза муравьев имеют широкий угол обзора — у них почти 360-градусное зрение, тогда как люди могут видеть только около трети своего окружения, не поворачивая головы. Шварц говорит, что насекомые, вероятно, воспринимают информацию из-за и позади них, когда уходят из гнезда, а затем используют ее, чтобы направлять их назад, когда они тащат пищу. Проанализировав поведение муравьев, Шварц смог создать модель, показывающую обстоятельства, при которых насекомые полагаются на свое визуальное окружение, а не на другие источники информации, такие как угол Солнца или внутренний счетчик шагов, чтобы найти дорогу домой назад.
Ученые подчеркивают, что результаты исследования являются «захватывающими», но все же еще многое предстоит узнать о навигации муравьев. При этом отмечается, что муравьи в исследовании ходили взад и вперед по относительно прямым путям, поэтому модель Шварца о том, как они перемещаются, не учитывает, что в естественных условиях муравьи могут идти во всех направлениях и могут гибко комбинировать разные виды.
В любом случае, ученые намереваются продолжать свои исследования, надеясь полностью прояснить вопрос навигации муравьев.
Источник
Ученые объяснили, как муравьи, идущие задом наперед, находят дорогу домой
Каждый день крошечные красные насекомые, называемые испанскими пустынными муравьями, совершают несколько походов из своего гнезда в поисках пищи. Когда они находят небольшую закуску, такую как семя или крошка, они могут держать ее в воздухе в своих крошечных челюстях и нести ее домой. Но когда они встречают более крупную еду, им часто приходится тащить ее, идя задом наперед, чтобы доставить ее в гнездо.
Ранее ученые думали, что насекомые должны видеть что-то спереди, чтобы узнать знакомое место. Теперь исследовательская группа показала, что муравьи используют сразу несколько методов, чтобы найти свой путь, и что они могут распознавать знакомые пейзажи, даже когда они идут назад, что представляет собой очень высокий уровень визуальной сложности для такого крошечного животного.
Идя вперед, испанские пустынные муравьи ( Cataglyphis velox ) используют стратегию, называемую «интеграция пути»: они запоминают ощущения изгибов и поворотов, которые они сделали, и сколько шагов они делают из гнезда, которые они используют, чтобы вычислить самый быстрый маршрут назад дом. Они также полагаются на угол Солнца, чтобы ориентироваться, и оглядываются на проходящий пейзаж, запоминая определенные ориентиры, которые могут помочь им в их обратном пути.
Но вот как они знают, куда они идут, идя задом наперед, не совсем понятно. Иногда муравьи бросают свою еду и оборачиваются, чтобы увидеть путь вперед — поведение, называемое подглядыванием, — прежде чем снова взять крошку и двигаться назад. «Мы хотели выяснить, узнают ли они что-нибудь визуально, когда идут задом наперед», — сказал Себастьян Шварц, этолог из Университета Пола Сабатье.
Шварц и его коллеги выбрали муравьев, которые уже шли к кормушке из их гнезда в пустыне, чтобы они знали, где они находятся. Другими словами, у них уже была информация об интеграции пути. Ученые также ударили некоторых насекомых прямо из гнезда, которые думали, что они дома. Они откладывали муравьев на некотором расстоянии от гнезда с гигантской крошкой одобренного муравьями печенья.
Когда муравьи начали тянуть печенье обратно в гнездо, исследователи иногда меняли пейзаж вокруг них, имитируя странные горы, добавляя черные пластиковые пакеты и брезенты вдоль дорожки. Столкнувшись с такими новыми ориентирами, муравьи заглянули после того, как прошли всего 3,2 метра по 8-метровой дорожке, тогда как муравьи на знакомых дорожках могли пройти почти 6 метров, не поворачиваясь. Наблюдения показывают, что насекомые забирались в окружающую среду, когда они шли назад, и использовали их для навигации и принятия решения, когда заглянуть.
Как и ожидалось, муравьи, которые уже знали, где они находятся, чувствовали себя намного лучше, независимо от обстановки.. Они могли идти на большие расстояния, прежде чем заглянуть за ними, и многие из них вернулись домой со своим печеньем. Правда, несколько «невежественных» муравьев потерялись, но, что удивительно, другие смогли найти свой путь обратно в гнездо, даже если они ранее не отслеживали, куда они шли, используя интеграцию пути, а это значит, что они должны были использовать только свои визуальные воспоминания и, возможно, угол Солнца.
Отметим, что глаза муравьев имеют широкий угол обзора — у них почти 360-градусное зрение, тогда как люди могут видеть только около трети своего окружения, не поворачивая головы. Шварц говорит, что насекомые, вероятно, воспринимают информацию из-за и позади них, когда уходят из гнезда, а затем используют ее, чтобы направлять их назад, когда они тащат пищу. Проанализировав поведение муравьев, Шварц смог создать модель, показывающую обстоятельства, при которых насекомые полагаются на свое визуальное окружение, а не на другие источники информации, такие как угол Солнца или внутренний счетчик шагов, чтобы найти дорогу домой назад.
Ученые подчеркивают, что результаты исследования являются «захватывающими», но все же еще многое предстоит узнать о навигации муравьев. При этом отмечается, что муравьи в исследовании ходили взад и вперед по относительно прямым путям, поэтому модель Шварца о том, как они перемещаются, не учитывает, что в естественных условиях муравьи могут идти во всех направлениях и могут гибко комбинировать разные виды.
В любом случае, ученые намереваются продолжать свои исследования, надеясь полностью прояснить вопрос навигации муравьев.
Источник
Как муравьи находят дорогу домой?
Они находят обратную дорогу, используя сложную математику!
Пустынный Муравей (Cataglyphis fortis), который обитает в Сахаре, очень часто совершает свои путешествия в поисках пищи зигзагообразными путями за сотни метров от дома. Не смотря на почти полное отсутствие каких-либо ориентиров или знаков, он легко может найти путь домой, избрав при этом совершенно другой маршрут.
Существовало несколько объяснений этой способности муравьёв, но исследователи из Германии и Швейцарии 1 провели тщательный эксперимент, который исключил применение этими насекомыми каких-либо визуальных ориентиров или указателей времени и энергии. Например, когда в ходе этого эксперимента муравьи были помещены на полностью серую и ровную поверхность, муравьи всё равно безошибочно находили дорогу домой.
Данное свидетельство подтверждает то, что муравьи обладают встроенным одометром, который для вычисления пройденного пути выполняет сложную математическую операцию, называемую интегрирование пути. Муравьи оснащены математической способностью находить дорогу домой с легкостью для них.
То есть, маршрут муравьев делится на маленькие векторы, каждый с определённой длиной и направлением. Все эти векторы соединяются в общий «возвращающий домой» вектор, который и указывает направление и общее расстояние к их муравейнику.
Но как же насчет находящихся на пути муравьёв неровностей, являющихся для них целыми «холмами» и «долинами» и заставляющих этих насекомых проделывать более долгий путь домой по сравнению с совершенно ровной поверхностью? Для того, чтобы это выяснить исследователи провели эксперимент в группах из 21 муравья, тренируя их на маршрутах, состоящих из многих симметричных высоких холмов и глубоких долин (по муравьиным меркам), с целью нахождения пищи. Муравью нужно было пройти путь длиной 8.7 м, что соответствовало всего лишь расстоянию в 5.2 м на плоской поверхности. Затем исследователи изменили эту неровную поверхность на ровную поверхность. Оказалось, что муравьи проходили более короткое расстояние, которое было очень близким к расстоянию на плоской поверхности (т.е. 5.2 м).
Затем сделали наоборот: 17 муравьёв поместили на плоскую поверхность для того, чтобы они добирались до источника пищи, который находился на расстоянии 5.2 м от них. Затем эту поверхность изменили на неровную поверхность (т.е. с холмиками и долинами) и оказалось, что муравьи проходили расстояние очень близкое к расстоянию поверхности, составляющее примерно 8.7 м (учитывая холмики и долины).
Проводя подобные эксперименты на асимметричных подъемах (холмиках), исследователи исключили возможность того, чтобы муравьи использовали лишь траектории подъёмов или лишь траектории склонов.
U-образная дорожка, имеющая вид зубьев пилы (схема сверху) была основой эксперимента. Муравьи должны были перелазить через искусственные холмики в поиске пищи, которая располагалась в конце дорожки (схема по середине). Когда муравьёв помещали на разработанную ровную поверхность, они проходили более короткое расстояние, равное длине проекции «холмистой» местности на воображаемую горизонтальную плоскость до начала поиска пищи (схема снизу).
Это означает, что муравьи, очевидно, обладают способностью вычислять горизонтальную проекцию пройденного расстояния. То есть, изображение векторов маршрута муравья отражается на воображаемом плоском экране, который находится под местностью, по которой движется муравей, и интегрирование пути выполняется в этой двухкоординатной плоскости. Чтобы это осуществлять, муравьи каким-то образом должны уметь измерять наклоны и умножать пройденное расстояние на косинус угла наклона, чтобы определять соответствующую длину горизонтального расстояния.
Очевидно, муравьи используют внутреннее чувство, называемое проприоцепция, которое животные и люди используют для того, чтобы определять расположение частей своего тела. Вероятно, муравьи измеряют углы тем же самым способом, что и чувствуют гравитацию, т.e. с помощью проприоцепторов. Они расположены на разных местах соединения подвижных частей тела. Проприоцепторы представлены расположенными рядом специальными пластинками, которые выполняют резервную функцию, чтобы один мог принимать функцию другого в случае хирургического удаления. Всё это усложняет определение того, какие именно механизмы задействованы в точном определении расстояния местности.
Другим альтернативным механизмом, помимо горизонтальной проекции, считается ещё более сложное трёхмерное интегрирование пути, которое исследователи планируют изучать. Один из предложенных способов исследования заключается в следующем: муравьи должны обнаружить пищу, которая находится в конце наклонной плоскости, а затем муравьев помещают на поверхность, состоящую из полностью горизонтальной дорожки и полностью вертикальной дорожки на конце, где горизонтальная проекция равна нулю. Если муравьи вычисляют горизонтальную проекцию, то они не пойдут по вертикальной дорожке, а станут искать пищу в конце горизонтальной дорожки, которая соответствует расстоянию поверхности. Но если они выполняют трёхмерное интегрирование, то тогда они будут взбираться по вертикальной дорожке в поисках пищи. 2
Если бы муравьи, задача которых заключается в поиске пищи, находящейся в конце наклонной плоскости (a), также искали бы пищу сверху, а не снизу L-образного отрезка (b), то это означало бы, что муравьи интегрируют путь в трёх измерениях, а не просто проектируют своё положение на горизонтальную плоскость.
Вывод
Независимо от того, используют ли муравьи горизонтальное интегрирование пути или полное трёхмерное интегрирование, это всё равно требует сложного программирования. Верить, что такая сложная программа подразумевает присутствие разумного программиста, соответствует здравому смыслу. Однако религиозное верование в достаточность натуралистических причин означает, что эволюционисты будут отвергать эту здравую точку зрения. Они могут утверждать, что способность муравьёв находить дорогу домой могла возникнуть в результате случайных мутаций с постепенными усовершенствованиями, которые накопил естественный отбор.
Но это заблуждение полагать, что небольшое изменение в программе производит маленькое изменение в результате. Программисты хорошо знают, что отдельный шаг в алгоритме часто имеет далеко идущие последствия, и один единственный неправильный шаг может вызвать сбой программы. Всё это означает, что программа интегрирования пути должна быть полностью функциональной с самого начала, в противном случае она совершенно бесполезна.
Источник