Как муравьи находят дорогу до муравейника

Как муравьи находят дорогу домой: основные версии

Как муравьи находят путь домой к муравейнику? Вопрос интересный, но не достаточно изученный. Ученые смогли определить пять способов пространственной ориентации насекомых.

Муравьи – уникальные представили мира фауны. Природа щедро одарила насекомых различными умениями и способностями. Мурашики без труда находят путь к родному муравейнику, ежедневно удаляясь от дома на 2 – 3 километра в поисках пищи.

Способы ориентирования в пространстве

Проведя многочисленные эксперименты ученые доказали – муравьи находят дорогу к муравейнику практически всегда. Встречаются исключения, но это огромная редкость. Дикая природа не создает мурашам никаких препятствий для возвращения.

Муравьи добираются до муравейника, реализуя следующие возможности:

• пользуются химическими метками;
• ориентируются на расположение физических предметов;
• определяют путь, выбирая ориентиром солнце;
• используют магнитное поле планеты;
• занимаются подсчетом шагов.

Ученые-мирмекологи предполагают существование и иных механизмов, позволяющих насекомым добираться до муравейника из отдаленных мест.

Химические метки на пути

Пространственное ориентирование путем постановки химических меток практикуется муравьями всех видов. Насекомых этой группы отличает чувствительность к различным типам ароматов.

Для насекомых типична химическая (ольфакторная) коммуникация. Муравьи не умеют общаться при помощи голоса. Некоторые разновидности абсолютно слепы. Использование запаха – единственная возможность полноценного общения, указания на пищу, способ ориентирования на местности.

Для внутрисемейного общения, создания химических меток муравьи применяют феромоны. Гормоны специфичны не только для отдельного вида мурашей, но и определенной ситуации. Метка маршрута – типичный пример.

Чтобы найти дорогу к муравейнику, рабочая особь в период движения делает по пути небольшие ароматизированные метки. Дорожки, предназначенные для регулярного передвижения, полностью заполнены муравьями.

Важная роль в ольфакторной коммуникации отводится топохимическому чувству. Насекомые не только отличают аромат феромоновой метки, но понимают размер, направленность движения. Столь тонкой обонятельной способностью не обладают даже охотничьи псы. Собака, учуяв лисий след, способна обмануться, выбирая направление.

Муравей, столкнувшись с феромоновой меткой, определяет зашифрованную информацию, направление движения. Насекомое отправится именно к источнику пищи.

Упрощенно процесс метки муравьиных дорог описывается как постановка ароматизированных стрелок. Чтобы нарушить движение, сбить насекомое с пути, достаточно распылить по феромоновой дорожке обычный дезодорант. Муравьи в скором времени полностью устранят нарушения.

Муравьиная тропа представляет «дорогу» с множеством разнообразных меток-указателей, понятных рабочим представителям колонии.

Физические объекты

Как муравьи находят дорогу, ориентируясь на физические объекты? Насекомым присуща возможность запоминания определенных предметов и элементов пейзажа. Учитывая малые размеры, способ ориентации на местности имеет характерные особенности.

Памятью мурашей запоминаются предметы, соответствующие росту насекомых: растущая кустом трава, камешки, трещины в почве. Здания, реки, другие крупные объекты в качестве ориентиров не используются.

Картинка из определенных топографических знаков в обязательном порядке дополняется ориентированием по расположению солнца. Взаимосвязь была доказана лабораторными опытами. Ученые, не внося изменений в расположение наземных ориентиров, поворачивали кормовую площадку относительно солнца. Насекомые с трудом отыскали дом.

Поскольку в природе подобные ситуации полностью исключены, то система ориентирования по расположению солнца остается максимально надежной. Если полностью изменить внешний вид поляны вокруг муравейника, насекомые доберутся домой, ориентируясь по солнцу.

Мураши занимаются обучением молодых особей премудростям ориентирования по физическим объектам. Процесс учебы представляет собой полноценный урок: новичок задержался, сошел с тропы, опытный муравей дожидается «потеряшку», помогая выбрать оптимальный маршрут.

Ориентация по солнцу

Следующий способ того, как муравьи находят дорогу к муравейнику, – ориентирование по солнцу. Способность является наиболее сложной и продолжает изучаться.

Насекомые обладают способностью принимать во внимание текущее место положения небесного светила, учитывая его при любых территориальных передвижениях, включая непродолжительные по времени путешествия.

Важное умение насекомых – совершать поправку маршрута в соответствии со смещением солнца в течение светового дня. Если муравей покинет колонию с рассветом, а вернется в обеденное время, насекомое примет в расчет изменение расположения солнца относительно горизонта.

У муравьев особенное строение глаз. Специальные клетки способны учитывать направленность солнечных лучей. Мурашам не нужно проводить сложные вычисления траектории солнечного движения. Мозг, получив необходимую информацию от целевых клеток, внесет в маршрут необходимые коррективы.

Магнитное поле земли

Применяется ли ориентирование по магнитному полю планеты всеми видами муравьев, ученым не известно. Но муравьи-листорезы метод поиска пути к домашнему муравейнику используют регулярно.

Эксперимент выявил, что при нарушении феромоновой дорожки и полном отсутствии солнечного света поведение мурашей меняется. Они начинают двигаться несколько хаотичнее. Помехи в стройное движение вносит магнитное поле планеты.

Один из органов муравьев функционирует в режиме обычного компаса, «указывая» насекомым северное направление. При совмещении с остальными системами ориентирования насекомые находят путь к муравейнику. Именно магнитное поле планеты помогает муравьям возвращаться домой, в условиях сумерек, когда солнце опускается за линию горизонта.

Подсчет шагов

Открытие способа ориентирования муравьев в пространстве по количеству сделанных шагов совершенно в ходе эксперимента. Многие разновидности насекомых в период поиска корма совершают подсчет числа выполненных шагов, сделанных в конкретном направлении. Ученые сделали вывод, что мураши проводят подсчет шагов между двумя поворотами тропы.

Способность выявлена исследовательской группой мирмекологов в период проведения экспериментального теста. Были взяты несколько муравьев из общей популяции. Одной группе насекомых лапки укоротили, другой части удлинили путем прикрепления миниатюрных ходулей.

Место нахождения корма мурашам было известно. Коротконогая группа завершала путь к запасу корма, не доходя до него. Вторая часть испытуемых пересекала участок, начав искать пищу там, где еда заведомо отсутствовала.

Заключение

Большинство мурашей в поиске дороги к родному муравейнику, для пространственной ориентации используют практически все рассмотренные способы. Это помогает насекомым не сбиваться с курса, возвращаясь в отправную точку маршрута, – муравейник.

Представители семейства пустынных муравьев, живущие в жарких песках, подвергаются ежедневному риску погибнуть под лучами палящего солнца, обезвоживания, если не вернутся к муравейнику в прохладные подземные камеры.

Как муравьи находят дорогу домой? Были рассмотрены все известные способы. Ученые не исключают, что известные ориентационные возможности насекомых – далеко не предел. И мурашики практикуют более совершенные.

Видео: Муравьи в муравейнике

Источник

Каким образом муравьи находят дорогу домой в муравейник

То, как муравьи находят дорогу домой, изучали и продолжают изучать тысячи ученых. И не просто так: в этой способности насекомых задействовано множество механизмов, позволяющих по-новому взглянуть не только на мир насекомых, но и на способности самого человека.

Как выяснилось, муравьи находят дорогу домой сразу несколькими способами. Они используют для этого:

• ориентацию по солнцу, хотя большинство людей сами по солнцу вряд ли смогут сориентироваться в пространстве
• запоминание пейзажей и различных предметов
• химические методы
• «встроенный» шагомер
• магнитное поле Земли.

И, как осторожно замечают специалисты-мирмекологи (ученые, изучающие муравьев), они вполне допускают наличие и других механизмов, позволяющих муравьям безошибочно находить дорогу домой, но еще не изученных человеком. Хотя каждый из отмеченных выше способов сам по себе очень эффективен и может обеспечить муравьев безошибочной навигацией.

Тягу к месту своего обитания или рождения ученые называют словом «хоминг» (от англ. Home – дом). Оно особенно ярко проявляется у лососей, которые безошибочно находят реку, в которой вылупились мальками из икры, после долгих лет обитания в океанических просторах.

Химические метки на маршрутах

Химическим способом ориентации пользуются все без исключения муравьи. Для них вообще характерна высокая чувствительность к запахам и склонность именно к химической коммуникации. Звуков муравьи не издают, а у некоторых видов рабочие особи вовсе слепы, и запахи для них остаются единственным способом общения, поиска пищи и ориентирования в пространстве.

Для коммуникации и формирования меток муравьи используют различные феромоны, специфичные для каждого вида и для каждой конкретной ситуации. В том числе — и для пометки маршрутов.

Запахи также используют многие муравьи-рабовладельцы и насекомые, паразитирующие в муравейниках. Например, научившись вырабатывать феромоны, свойственные конкретному виду муравьев, они проникают в их жилища и там либо питаются запасами муравьев или их яйцами, либо похищают личинок, либо просто обитают в комфортных для них условиях.

Для возвращения в муравейник каждый муравей по мере своего движения оставляет микроскопические запаховые метки. И дорожки, по которым насекомые перемещаются особенно часто, выглядят для них, как для человека — скоростные шоссе. А «протоптанные» один раз — словно тропинка в лесу.

Очень важно и топохимическое чувство у муравьев, благодаря которому они могут определять не только запах метки, но и её размеры и направление. Такой тонкости обоняния нет даже у собак: охотничий пес, наткнувшись на след зайца, может ошибиться в направлении движения добычи. Муравей же, встретив химическую метку, будет точно знать, где находятся предыдущая и последующая метки, а также в какой стороне лежит муравейник, а в какой — источник пищи.

Не стоит рассматривать эту способность муравьев как рисование феромонами своеобразных стрелок. Это — визуальная интерпретация такого феномена, но работает она по тому же принципу: в количестве пахучего вещества и его запахе для насекомого и закодирована вся необходимая информация.

Для того чтобы сбить с толку муравьев, достаточно «перебить» запах их дорожной метки более сильным ароматом. Простого обрызгивания троп дезодорантом достаточно для этого. Однако благодаря врожденному трудолюбию муравьи очень быстро восстановят первоначальную тропу.

Таким образом, каждая тропа муравьев — это своеобразная дорога с большим количеством указателей направления, понятных каждой рабочей особи.

Физические объекты как надежные ориентиры

Запоминание расположения разных предметов и элементов пейзажа, так понятное нам, характерно и для муравьев. Однако учитывая размеры самих насекомых, такой способ ориентирования имеет у них некоторые особенности.

• Муравьи запоминают предметы своего масштаба: кустики травы, отдельные камни, трещины в земле. Было бы чересчур опрометчиво ожидать о них ориентирования по зданиям и рекам.
• Систему своеобразных снимков территории муравей активно дополняет навигацией по небесным светилам. В лабораторных экспериментах было выяснено, что если кормовую площадку муравьев с муравейником повернуть относительно Солнца, не меняя положения наземных ориентиров, насекомые приходят в замешательство. Разумеется, в природе таких ситуаций не случается, что делает такую систему очень надежной: если вокруг муравейника серьезно изменить ландшафт (расчистить, например, траву), насекомые все равно сориентируются по Солнцу.

Интересно, что некоторые муравьи активно обучают своих товарищей находить дорогу домой и участок с пищей. Причем такое обучение вовсе не похоже на простое следование одного фуражира (члена муравейника, специализирующегося на добывании пищи) за другим: если «ученик» отстает от «учителя», учитель его ждет и помогает найти оптимальный путь.

Ориентация по Солнцу

Способность муравьев ориентироваться по Солнцу очень сложна и до сих пор активно изучается.

Во-первых, муравьи могут учитывать направление на Солнце даже при кратковременных и небольших перемещениях.

Во-вторых, эти насекомые умеют делать поправку на смещение светила с течением времени. Даже если муравей убегает из муравейника утром, а возвращается только к полудню, он учтет, что за это время Солнце поднялось над горизонтом.

В-третьих, в глазах муравьев есть специальные клетки, которые учитывают направление солнечного света. Так им не приходится делать никаких расчетов: их мозг сам получает из целевых клеток информацию и делает нужную поправку.

Ориентир — магнитное поле Земли

Ещё окончательно не известно, используют ли ориентацию по магнитному полю Земли все муравьи, или только исследованные специально с этой целью муравьи-листорезы. Но в результате эксперимента выяснилось, что при нарушении запаховых меток и при отсутствии солнечного света поведение муравьев можно было изменять, внося определенные помехи в магнитное поле в области передвижения насекомых.

Скорее всего, какой-либо из органов муравья работает в режиме компаса, улавливая направление на север, что при совмещении с другими системами ориентирования помогает насекомым находить нужное им направление движения. С его помощью муравьи находят дорогу домой даже в сумерки, когда Солнце уже скрывается за горизонтом.

Муравьи находят дом… считая шаги!

И это открытие в области поведения муравьев оказалось самым большим сюрпризом для этологов: многие виды муравьев для поиска корма считают количество шагов, проделанных в определенном направлении. Сегодня ученые считают даже, что муравьи подсчитывают шаги между каждым поворотом.

Такую способность обнаружила исследовательская группа, которая провела не самый этичный эксперимент: нескольким муравьям из одного и того же муравейника были подрезаны лапки, а ещё нескольким — на лапки же приклеены миниатюрные ходули. Группа «коротконогих» муравьев оканчивали свой путь к корму, не доходя до него, группа же «муравьев на ходулях» успешно пробегала участок с пищей и начинали искать корм дальше, там, где его нет.

У большинства видов муравьев при поиске дороги домой и в целом при ориентировании в пространстве сочетаются если не все перечисленные, то несколько из описанных способов, что повышает точность нахождения нужного маршрута. Для многих муравьев это особенно важно. Например, представители видов, обитающих в пустынях, рискуют просто сгореть на солнце или погибнуть от обезвоживания на поверхности земли с температурой около 50°С, если в нужное время не сумеют вернуться в прохладную нору.

Не исключено, что муравьи в будущем подарят людям ещё несколько сюрпризов в области ориентирования в пространстве.

Источник