интересно на сколико метров муровеи отходит от муравеиника.
С давних пор ученые пытаются понять, как удается муравьям безошибочно находить дорогу к своему муравейнику. Было предложено множество интересных гипотез. Согласно одной из них, эти насекомые, как пчелы, ориентируются по визуальным приметам. Однако эксперименты показали, что муравьи могут найти дорогу домой в совершенно пустынной местности, где нет никаких примет, а также в темноте и даже без помощи глаз.
По другой теории муравьи ориентируются по звездам и другим небесным объектам. Есть также сомнительные предположения, что эти насекомые могут точно измерять время и обмениваться друг с другом телепатическими сигналами.
Гипотеза о том, что муравьи используют технику шагомера, была предложена еще в 1904 году, но лишь теперь она была проверена экспериментально, сообщает Livescience.
Прежде всего, ученые поместили определенную группу пустынных муравьев (Cataglyphis fortis) в специальный передвижной муравейник и научили их ходить по прямой от входа в муравейник до кормушки, которая находилась на расстоянии 10 м.
Если муравейник или кормушку передвигали в сторону, муравьи шли прежним маршрутом, доходили до места, где находилась раньше их цель, останавливались и потом начинали новые поиски.
Затем исследователи приклеили миниатюрные «ходули» к лапкам некоторых муравьев, удлинив, таким образом, их шаг. Другую партию «братьев меньших» подвергли во имя науки более суровому испытанию, отрезав часть их ног и, соответственно, уменьшив длину шага.
Муравьи на ходулях делали то же самое число шагов, что и раньше, но из-за их увеличенной длины шага, проходили несколько дальше цели. Муравьи с укороченными ногами, наоборот, не доходили до нее.
Интересно, что после того, как муравьи привыкли к своим новым ногам, они «перенастроили» свои шагомеры и стали снова точно ориентироваться в пространстве.
Источник
masterok
masterok Мастерок.жж.рф
Хочу все знать /наука, история, политика, творчество/
Что будет делать муравей, если окажется далеко от муравейника (вне досягаемости)? Например, если он попал в лодку и оказался на другом берегу. Или уехал в машине на сотню километров от «дома».
Будет ли он искать свой муравейник всю оставшуюся жизнь?
Может быть вы помните мультфильм «Путешествие муравья», где главный герой которого, унесенный ветром далеко от своего муравейника, добирается домой на гусеницах, пауках и кузнечиках, словно на попутках. В реальности же муравьям, чтобы найти дорогу в родное гнездо, приходится полагаться лишь на собственные механизмы навигации, которые у разных видов (а их существует около 15 000) могут значительно отличаться. Но в любом случае радиус действия этих механизмов обычно ограничивается десятками или сотнями метров: оказавшись за пределами этого расстояния, муравей будет полностью дезориентирован, как маленький ребенок, потерявшийся в незнакомом городе.
Например, многие муравьи двигаются вдоль запаховых троп, помеченных следовыми феромонами — особыми веществами, которые они выделяют из различных желез на брюшке. Чем больше муравьев бегает по тому или иному маршруту, тем больше феромона они там оставляют. Муравью достаточно набрести на одну из таких троп, и дальше, как по рельсам, он сможет придти по ней к дому. Впервые о существовании этого механизма навигации догадался швейцарский натуралист Шарль Бонне, живший еще в XVIII веке. Он провел пальцем поперек муравьиной тропы и затем наблюдал, как муравьи толпятся по обе стороны от этой невидимой черты, не решаясь ее пересечь. Но даже если такой незначительный разрыв феромонного следа ввергает муравьев в замешательство, то что уж и говорить о нашем муравьишке, унесенном за многие километры от ближайшей запаховой тропы.
Следовые феромоны особенно важны для муравьев с плохим зрением или полностью слепых, как южноамериканские кочевые муравьи эцитоны (Eciton). Огромные колонны этих муравьев, состоящие из сотен тысяч особей, в поисках добычи перемещаются по тропическому лесу, уничтожая всё на своем пути. Постоянного гнезда у них нет — только временные бивуаки. Представьте себе, что Батыева орда, вторгшаяся на Русь, состояла бы сплошь из слепцов — точно также и эцитоны совершают свои набеги, полагаясь исключительно на осязание и феромонную коммуникацию, чтобы не отстать друг от друга. Эцитоны словно опровергают своим примером известное изречение, гласящее, что если слепой поведет слепого, то оба упадут в яму.
Напротив, другие муравьи, ориентируясь на местности, в дополнение к феромонам полагаются на зрение. Они могут находить дорогу домой, запоминая форму крон близлежащих деревьев. При этом для муравьев важны именно общие очертания, а не конкретные детали вроде отдельных веток или расцветки. В одном из экспериментов ученые сделали для австралийских пустынных муравьев Melophorus bagoti особую арену с бортиком из черного пластика, контуры которого напоминали знакомые им кусты и деревья. Муравей, пойманный рядом с гнездом и посаженный в такую арену, начинал двигаться в том направлении, куда ему указывали очертания бортика, вне зависимости от того, как арена была развернута относительно сторон света.
Но если муравей окажется вне знакомого визуального ландшафта, то найти дорогу домой он, скорее всего, не сможет. Это показал эксперимент, проведенный с муравьями Myrmecia pyriformis, которые тоже живут в Австралии. В ходе него ученые срубили три дерева недалеко от тропинки, по которой эти муравьи бегают из гнезда на охоту. Общие очертания крон изменились, но не то чтобы очень сильно. Тем не менее сразу после вырубки муравьи стали гораздо больше петлять и медлить, вместо того чтобы идти напрямую к своим охотничьим угодьям (они всегда охотятся на одном и том же дереве). Потребовалось трое суток, чтобы муравьи привыкли к изменившемуся пейзажу, — а теперь представьте, что одного из них вдруг забросило бы в соседнюю рощицу. Очень сомневаюсь, что он смог бы вернуться назад в полностью незнакомой обстановке.
Чтобы выбрать верное направление, некоторые муравьи ориентируются не только на ближайшее окружение, но и на небо. Впервые это показал в 1911 году швейцарский энтомолог Феликс Санчи (Felix Santschi), экспериментировавший с муравьями в Северной Африке. Когда муравьи возвращались в гнездо, Санчи заслонял им Солнце, одновременно демонстрируя его отражение в зеркале. Этой простой уловки оказалось достаточно, чтобы сбить муравьев с пути и направить их в противоположную сторону. Однако зеркальный эксперимент работает не со всеми видами: некоторых муравьев не так просто сбить с толку, поскольку они учитывают не только положение Солнца, но и поляризованный солнечный свет. Его частичная поляризация происходит при прохождении через атмосферу, которая пропускает световые волны, чьи колебания лежат в одной плоскости. Благодаря поляризованному свету муравей может определить, где Солнце, даже если оно скрылось за облаками (ну или было загорожено экспериментатором).
Особую роль Солнце и поляризованный свет играют в жизни пустынных муравьев, ведь они живут посреди плоского и изменчивого ландшафта, где практически отсутствуют крупные наземные ориентиры. Но даже для них одного неба недостаточно: чтобы определить местоположение гнезда, муравьям всегда требуется еще какая-то дополнительная информация. В этом смысле показательны пустынные муравьи-бегунки (Cataglyphis), настоящие ассы навигации, которых изучает уже не первое поколение ученых. Эти муравьи носятся по раскаленному песку с неимоверной скоростью (до 1 метра в секунду), выискивая насекомых, погибших от жары. Они охотятся всегда поодиночке и не оставляют феромонов. Тем не менее муравей-бегунок, который в поисках добычи может отдалиться от гнезда более чем на 150 метров (для человека это эквивалентно расстоянию примерно в 40 км), возвращается назад по прямой траектории. Свой обратный маршрут муравей строит с учетом траектории пройденного пути (этот способ навигации называется счислением координат). Следовательно, даже этот бывалый «бродяга» не сможет найти дорогу из того места, куда он не пришел своими ногами.
Так что, увы, судьба муравья-потеряшки, который улетел далеко от муравейника на листике, уплыл на лодке или уехал на машине, будет довольно печальна. Даже если он будет ориентироваться на небо, ему никогда не вернуться в родное гнездо. Утешает одно: долго такой муравей мучиться не будет. Как знает каждый, кто — как я в детстве — пытался держать муравьев в баночках поодиночке, социальные насекомые очень плохо переносят отрыв от коллектива, и даже при наличии подходящей пищи умирают в считаные дни.
Как показывают опыты, оказавшись в одиночестве, муравей просто не знает, чем себя занять, — он пребывает в постоянном беспокойстве и непрерывно двигается туда-сюда, что ведет к большим затратам энергии. Кроме того, у муравья-одиночки начинаются проблемы с пищеварением: пища накапливается у него в зобике, но дальше по кишечнику не проходит. Муравьи отрыгивают друг другу содержимое своего зобика в ходе трофаллаксиса, и, видимо, без этого социального взаимодействия в настройках их пищеварительной системы происходит сбой. Интересно, что если муравей был отрезан от гнезда вместе с несколькими собратьями, то он будет чувствовать себя гораздо лучше, чем в полном одиночестве. Например, одинокий муравей-древоточец проживет всего шесть дней, а в составе группы из десяти особей продолжительность его жизни составит уже 66 дней, то есть в 10 раз больше.
Источник
Что будет делать муравей, если он окажется далеко от муравейника?
Муравьи – одни из наиболее занимательных существ, чьи инструменты выживания, поведение и социальная организация делает их настоящими гегемонами мира насекомых. Но что будет делать муравей, оказавшийся оторванным от своего муравейника? Сможет ли он найти дорогу домой, и сколько проживет насекомое-одиночка?
Как далеко расходятся муравьи от муравейника?
Считается, что муравьи способны удаляться от гнезда в поисках пищи на расстояние до 200 метров. На сегодняшний день наука насчитывает более 14 тысяч видов этих насекомых и несколько методов навигации.
Наиболее распространенным из них является химическая разметка территории. Продвигаясь по маршруту, существо помечает дорогу собственными феромонами и возвращается в гнездо по запаху.
Как правило, у каждого муравейника есть несколько магистралей – дорог, по которым насекомые совершают ежедневные вылазки за добычей. Такие магистрали помечены феромонами сотен тысяч особей, сновавших в обе стороны на протяжении длительного времени. Отклонившемуся в сторону разведчику достаточно найти одну из таких магистралей .
Первым о существовании следа феромонов догадался швейцарский биолог Шарль Бонне в XVIII веке. Он разрушил одну из муравьиных тропинок, проведя поперек неё небольшую бороздку. Насекомые, оказавшиеся по обе стороны от бороздки, были дезориентированы и смогли наладить движение лишь через несколько минут.
Такой инструмент навигации необходим для насекомых с плохим зрением или полностью слепых, таких как кочевые муравьи эцитоны. Другие виды, в дополнение к нему, способны ориентироваться по солнцу, магнитному полю, количеству сделанных шагов и даже по особенностям рельефа.
Однако сможет ли насекомое, перебравшееся за несколько километров от гнезда, вернуться домой?
В царстве насекомых
Потеряв дорожку феромонов и оказавшись вне знакомого визуального ландшафта, существо будет дезориентировано, как маленький ребенок в незнакомом городе.
Шансы на возвращение потеряшки будут стремиться к нулю , если от муравейника он ушел не своими ногами, а был перенесен человеком. В этом случае насекомое лишается исходных координат и узнать местоположение гнезда по другим ориентирам не получится.
Прибиться к чужому муравейнику у существа также не выйдет. Каждая муравьиная семья обладает уникальным запахом, который исходит от углеводородных выделений, находящихся на экзоскелете членистоногого. Это своеобразный паспорт, который позволяет войти в гнездо. Чужак из другого муравейника, обладающий иным запахом, будет атакован и убит.
Пытливые швейцарцы провели эксперимент над ближневосточными муравьями и изолировали часть особей от муравейника. Подопытных разделили на 3 группы. В первой оказались 10 муравьев, во второй – 2 муравья, но с личинками, а в третьей – всего 1.
Насекомое, оказавшееся в одиночестве, всеми силами пыталось найти дорогу в гнездо, проявляло беспокойство и повышенную активность. Это привело к сбоям в пищеварении и последующему истощению. Существо погибло спустя 6 суток. Лучше результаты показали особи, оказавшиеся в кампании: 29 дней во второй группе и 66 – в третьей.
Таким образом, если муравей отобьется от семьи, то в зависимости от сопутствующих условий он сможет прожить от 6 до 66 дней. Однако вдали от дома насекомое не выживет.
Источник
Муравьи измеряют расстояние шагами
Швейцарские и немецкие энтомологи установили, что обитающий в пустыне Сахара муравей Cataglyphis fortis измеряет пройденное расстояние шагами. Чтобы доказать это, ученые изменяли насекомым длину ног. Муравьи «на ходулях» недооценивали пройденное расстояние, а муравьи «на культях» считали, что прошли больше, чем на самом деле. Точное определение пройденного расстояния, наряду с «внутренним компасом», необходимо муравьям для вычисления прямого курса при возвращении в гнездо после долгих странствий по лишенной ориентиров пустыне.
«Человек вышел из точки А и прошел 3 км на север, потом повернул на 35° влево, прошел еще 2 км и пришел в точку Б. В какую сторону ему следует идти, чтобы по прямой вернуться в точку А?»
Даже люди с высшим образованием испытывают большие затруднения при решении подобных задач, особенно если под рукой нет калькулятора (если и вспомните формулу — лично я ее не помню — ни за что не вспомните нужные синусы-косинусы). Многие общественные насекомые, однако, решают такие задачи с удивительной точностью, безошибочно возвращаясь в гнездо кратчайшим маршрутом после долгих странствий с множеством поворотов. Причем для этого им даже не нужны ориентиры. Обитающему в пустыне Сахара муравью Cataglyphis fortis на ориентиры рассчитывать вообще не приходится — кругом один песок, а поиски корма в этой безжизненной местности требуют длительных и далеких путешествий.
Для вычисления курса пустынные муравьи используют информацию о длине и направлении каждого пройденного отрезка пути. Направление они определяют по солнцу, как и многие другие животные. Между прочим, для этого нужно иметь еще и хороший внутренний хронометр, календарь и «встроенные» в мозг таблицы движения солнца по небосклону, поскольку это движение отнюдь не равномерно — около полудня, например, угловая скорость движения солнца намного выше, чем утром и вечером.
Метод, при помощи которого пустынные муравьи определяют пройденное расстояние, до сих пор оставался неизвестным. К ним неприменима «энергетическая гипотеза», согласно которой животные могут определять пройденное расстояние по затраченным усилиям. Ведь муравьи безошибочно прокладывают курс независимо от того, идут они налегке или с грузом. Не пользуются они и методом «зрительного потока» (optic flow), подобно пчелам, которые оценивают дальность полета по суммарному количеству «мелькания в глазах». Пустынные муравьи не ошибаются в оценке пройденного пути ни в темноте, ни на искусственных абсолютно гладких поверхностях, где не за что зацепиться взгляду, ни даже лишенные возможности видеть.
Еще в 1904 году было высказано предположение, что муравьи меряют расстояние шагами (H. Piéron. 1904. Du rôle du sens musculaire dans l’orientation des fourmis. Bull Inst Gen Psychol 4:168–186), но до сих пор эту гипотезу никто не пытался проверить. Пробел решил восполнить Матиас Витлингер из Ульмского университета и его коллеги — энтомологи из Германии и Швейцарии, уже давно изучающие поведение пустынных муравьев.
В ходе эксперимента одним муравьям ноги обрезали (точно посередине голени), другим удлиняли, приклеивая свиную щетинку.
Муравьев приучили бегать из гнезда к кормушке по прямому желобку длиной 10 м. Возле кормушки муравьев ловили, меняли им длину ног, давали в челюсти кусочек пищи (чтобы было с чем возвращаться в гнездо) и выпускали в другой желобок, ориентированный параллельно исходному. Муравьи немедленно отправлялись в «обратный путь», то есть бежали в сторону предполагаемого гнезда. Пробежав по прямому желобку определенное расстояние, соответствующее, как они полагали, расстоянию от кормушки до гнезда, муравьи вылезали из желобка и начинали бегать туда-сюда в поисках входа в гнездо.
Ученые тщательно замеряли расстояние между той точкой, где муравей был выпущен в желобок, и той, где он переключался с поведенческой программы «бегу домой» на программу «где же вход?». Оказалось, что муравьи, которым не меняли длину ног, начинали искать вход, пройдя в среднем 10,2 м, муравьи на ходулях пробегали 15,3 м, а муравьи на культях — лишь 5,75 м.
После этого муравьев с измененной длиной ног возвращали в гнездо, где они продолжали жить и совершать успешные рейды за пропитанием в течение многих дней, что говорит о том, что совершенные над ними манипуляции не слишком сильно им повредили. Правда, двигались они несколько медленнее «немодифицированных» сородичей. Средняя скорость передвижения нормального рабочего муравья этого вида составляет 0,31 м/с, тогда как особи с укороченными ногами бегали со скоростью 0,14 м/с, с удлиненными — 0,29 м/с.
«Модифицированных» муравьев, поживших какое-то время в гнезде, повторно ловили у кормушки и снова сажали в параллельный желобок, чтобы определить, как они оценивают пройденный путь после того, как добежали от гнезда до кормушки уже на измененных ногах. Если «гипотеза шагомера» верна, теперь они уже не должны были ошибаться. Так и оказалось: муравьи «на ходулях» и муравьи «на культях», как и нормальные муравьи, начинали искать вход в гнездо, пройдя 10 метров и еще чуть-чуть.
Самым сложным для исследователей оказалось измерить длину муравьиного шага. Проблема осложнялась тем, что длина шага зависит от размера насекомого (размеры рабочих муравьев этого вида сильно варьируют), а также от скорости движения: чем быстрее идет муравей, тем шире он шагает. Заснять на скоростное видео весь обратный путь муравья, чтобы просто подсчитать шаги и измерить их среднюю длину, у исследователей не было возможности. Съемка проводилась в небольших экспериментальных установках. В итоге выяснилось, что длина шага нормального муравья составляет в среднем 13,0 мм, «на ходулях» — 14,8 мм, «на культях» — 8,6 мм.
Чтобы окончательно подтвердить «гипотезу шагомера», нужно было убедиться, что в первой серии экспериментов (когда путь к кормушке муравьи проделывали на нормальных ногах, а обратно бежали на измененных) насекомые начинали искать вход в гнездо, пройдя столько же шагов, сколько на пути к кормушке. Для муравьев с укороченными ногами это подтвердилось. А вот для муравьев «на ходулях» — не совсем. Оказалось, что они проходили на обратном пути на 3,0–3,5 м больше, чем следовало, исходя из средней длины их шага.
Причины этого несоответствия ученые намерены выяснить в ходе дальнейших исследований. Пока же они ограничились предположением, что наблюдаемый сбой в работе шагомера может быть вызван нарушением соотношения между длиной шага и скоростью движения у муравьев «на ходулях». Если у муравьев «на культях» снижение скорости оказалось пропорциональным уменьшению длины шага (и то и другое уменьшилось примерно вдвое), то у муравьев «на ходулях» шаг увеличился, а скорость движения, наоборот, снизилась (возможно, из-за веса клея и свиной щетины). Муравьи просто стали медленнее перебирать ногами. Ученые отметили, что если бы скорость движения муравьев «на ходулях» увеличилась настолько же, насколько она уменьшилась у муравьев «на культях», то и длина шага у первых оказалась бы больше (исходя из установленной зависимости длины шага от скорости), и тогда все цифры в их эксперименте замечательно сошлись бы.
В целом эксперимент получился красивый, и «гипотеза шагомера» в итоге получила весомое подтверждение, хотя принцип работы самого «шагомера», по-видимому, все-таки отличается от простого подсчета шагов. Похоже, муравьи принимают в расчет также и скорость перебирания ногами и учитывают при этом, что при ее снижении шаг у них получается короче.
Источник: Matthias Wittlinger, Rüdiger Wehner, Harald Wolf. The Ant Odometer: Stepping on Stilts and Stumps // Science. 2006. V. 312. P. 1965-1967.
Источник