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
—>Коллеги — педагогический журнал Казахстана —>
Муравей, узнай свою дорогу!
Пьеса для школьного театра
На авансцене Алдар-Косе. Он выглядит вполне современно, в джинсах.
Алдар-Косе: Здравствуйте, дорогие ребята! Вы меня узнаете? Да-да, я — тот самый безбородый обманщик, о котором написана уйма сказок. И зовут меня… Совершенно верно – Алдар-Косе. Сегодня я расскажу вам сказку про мудрого Аяза. Что – боитесь, раз меня называют обманщиком, то я и сейчас буду вас обманывать? Расскажу то, чего никогда не было?
Нет, клянусь Аллахом, я буду говорить правду и одну только правду.
Кто такой мудрый Аяз? – спросите вы. О, это мой друг. Человек, которого я глубоко уважаю, с которым я прошел вместе огонь, воду и медные трубы. С которым всегда готов пойти в разведку.
Ну ладно, что-то я слишком много болтаю и все без толку. Пора и к сказке переходить.
…Было это давным-давно. Когда не только вас, но и ваших бабушек и дедушек еще на свете не было. А может, и прабабушки ваши еще не успели родиться.
Жил-был в одном ауле хан Маден.
Удобно устраивается на сцене.
Дворец хана Мадена.
Сам хан Маден, рядом с ним два визиря.
Хан Маден: Я собрал вас, мои лучшие визири, для того, что мне угодно дать вам одно испытание. Вы оба отмечены печатью мудрости. Осчастливлены высоким положением при моем дворе. Но, честно сказать, я иногда в вас сомневаюсь. Так ли уж вы мудры, как мне кажетесь? Так ли уж мне преданы? А может, вы только прикидываетесь верными подданными, а на самом деле готовы вонзить мне нож в спину? Может, здесь, в ханстве, рядом со мной, вас держит одно мое богатство?
Визири (хором): Ну что вы, высокочтимый хан. Испытайте, испытайте нас… Головы готовы на плаху положить ради вас…
Хан Маден: Все вы в глаза говорите одно, а за глаза другое. Ну да ладно. Вот вам мое испытание. Поручаю вам найти самого ничтожного человека из всех живущих на свете. Самую никудышную птицу на земле и самую никчемную траву в степи. Даю вам на это ровно 11 месяцев срока. Если в течение этого времени вы не выполните моих приказаний – вас постигнет жестокая кара. Это говорю вам я – сам хан Маден!
1-й Визирь: Что делать? Сам хан задание дал. Надо его выполнять.
2-й Визирь: Совсем крыша съехала у нашего хана. Зачем ему, интересно понадобились некудышная трава, никчемная птица и самый ничтожный человек?
1-й Визирь: А ключ от юрты, где деньги лежат, интересно, не надо ему принести?
Визири (хором): Готовы выполнять приказание, ваше хамское, извините, ваше ханское величество!
1-й Визирь: Ромашка? Может это и есть самая никчемная трава?
2-й Визирь: Дурак, ромашка – не трава, а цветок. На ромашке гадать надо. (Вырывает у него ромашку из рук) Любит-не любит, любит-не любит, любит-не любит… Любит.
1-й Визирь: Эврика! Самая никудышная птица – это курица!
2-й визирь: Курица яйца дает! Какая же она никудышняя? Ищи дальше…
1-й Визирь: (Падает в траву) Нет, так дело не пойдет. Предлагаю собраться на совещание. Не тот много знает, кто много читает, а тот, кто умом вникает!
2-й Визирь: (Садится рядом) У тебя есть какие-нибудь умные предложения? (Вдруг вскакивает.) Ой-ой-ой! Укололся…
Вытаскивает из кожи колючку.
1-й Визирь: Дай-ка сюда колючку… Это же шенгель, колючий тростник. Ура! Это и есть самая никчемная трава. Колет тело, рвет одежду, скот от нее морды отворачивает… Голосуем: кто за то, чтобы признать шенгель самой худшей из трав? Раз-два – все за.
2-й Визирь: А самая ничтожная птица, я так думаю, фазан. Смотри! Маленькая, серая, невзрачная, смотреть не на что!
1-й Визирь: Каждый охотник желает знать, где сидит фазан…
2-й Визирь: Образованный, ловим фазана?
Танец, визири ловят фазана.
Усталые, с фазаном в клетке, садятся на траву.
1-й Визирь: Нам теперь осталось только найти самого ничтожного человека. И тогда смело можно домой возвращаться.
Тут к ним подходит человек. Он одет в лохмотья.
Человек: Саламет сызба, высокочтимые.
2-й Визирь: Смотри на него! На нем рваный малахай и драная шуба. Может он и есть самый ничтожный на свете человек?
Эй, не ты ли самый ничтожный на свете человек? Отвечай! Как тебя зовут, жаман?
Жаман: Жаманом и зовут. Да, вы правы. Должно быть, я и есть самый ничтожный. А зачем я вам?
1-й Визирь: Да у хана нашего крыша съехала. Требует привести к нему самого ничтожного на свете человека.
Жаман: Странные, однако, желания у вашего хана. А больше ему ничего не нужно?
2-й Визирь: Остальное мы уже нашли. Траву шенгель – самую никчемную в степи, и фазана – самую никудышную птицу.
Жаман: Не думаю, что хан вас за это по головке погладит. Я советую вам вместо шенгеля взять траву кара-кога, а вместо фазана – сороку.
1-й Визирь: Дурак он и есть дурак. Травы кара-кога и у дворца хана много растет. Зачем же мы в эту степь забрели? Чтобы ее отсюда тащить?
2-й Визирь: А почему ты считаешь, что самая никудышняя трава — кара-кога, а самая никчемная птица – сорока?
Жаман: А это я самому хану скажу. Мое дело посоветовать, а вы поступайте, как знаете.
1-й Визирь: Что же, послушаем тебя, Жаман. Если что не так, все равно всех вместе повесят.
Источник
Муравей узнай свою дорогу
Наташа Логинова
Муравей, узнай свою дорогу!
Пьеса для школьного театра
Хан Маден
Жаман
Красавица Менды
Первый визирь
Второй визирь
Мать хана
Служанка Фатима
Алдар-Косе
Черт Тулен
Чертовка Кулан
На авансцене Алдар-Косе. Он выглядит вполне современно, в джинсах.
Алдар-Косе: Здравствуйте, дорогие ребята! Вы меня узнаете? Да-да, я — тот самый безбородый обманщик, о котором написана уйма сказок. И зовут меня… Совершенно верно – Алдар-Косе. Сегодня я расскажу вам сказку про мудрого Аяза. Что – боитесь, раз меня называют обманщиком, то я и сейчас буду вас обманывать? Расскажу то, чего никогда не было?
Нет, клянусь Аллахом, я буду говорить правду и одну только прав-ду.
Кто такой мудрый Аяз? – спросите вы. О, это мой друг. Человек, которого я глубоко уважаю, с которым я прошел вместе огонь, воду и медные трубы. С которым всегда готов пойти в разведку.
Ну ладно, что-то я слишком много болтаю и все без толку. Пора и к сказке переходить.
Играет домбра.
…Было это давным-давно. Когда не только вас, но и ваших бабушек и дедушек еще на свете не было. А может, и прабабушки ваши еще не успели родиться.
Жил-был в одном ауле хан Маден.
Удобно устраивается на сцене.
Картина первая
Дворец хана Мадена.
Сам хан Маден, рядом с ним два визиря.
Хан Маден: Я собрал вас, мои лучшие визири, для того, что мне угодно дать вам одно испытание. Вы оба отмечены печатью мудрости. Осчастливлены высоким положением при моем дворе. Но, честно сказать, я иногда в вас сомневаюсь. Так ли уж вы мудры, как мне кажетесь? Так ли уж мне преданы? А может, вы только прикидываетесь верными подданными, а на самом деле готовы вонзить мне нож в спину? Может, здесь, в ханстве, рядом со мной, вас держит одно мое богатство?
Визири (хором): Ну что вы, высокочтимый хан. Испытайте, испытайте нас… Головы готовы на плаху положить ради вас…
Хан Маден: Все вы в глаза говорите одно, а за глаза другое. Ну да ладно. Вот вам мое испытание. Поручаю вам найти самого ничтожного человека из всех живущих на свете. Самую никудышную птицу на земле и самую никчемную траву в степи. Даю вам на это ровно 11 месяцев срока. Если в течение этого времени вы не выполните моих приказаний – вас постигнет жестокая кара. Это говорю вам я – сам хан Маден!
1-й Визирь: Что делать? Сам хан задание дал. Надо его выполнять.
2-й Визирь: Совсем крыша съехала у нашего хана. Зачем ему, интересно понадобились некудышная трава, никчемная птица и самый ничтожный человек?
1-й Визирь: А ключ от юрты, где деньги лежат, интересно, не надо ему принести?
Визири (хором): Готовы выполнять приказание, ваше хамское, извините, ваше ханское величество!
Авансцена.
Танец-поиск визирей.
1-й Визирь: Ромашка? Может это и есть самая никчемная трава?
2-й Визирь: Дурак, ромашка – не трава, а цветок. На ромашке гадать надо. (Вырывает у него ромашку из рук) Любит-не любит, любит-не любит, любит-не любит… Любит.
1-й Визирь: Эврика! Самая никудышная птица – это курица!
2-й визирь: Курица яйца дает! Какая же она никудышняя? Ищи даль-ше…
1-й Визирь: (Падает в траву) Нет, так дело не пойдет. Предлагаю со-браться на совещание. Не тот много знает, кто много читает, а тот, кто умом вникает!
2-й Визирь: (Садится рядом) У тебя есть какие-нибудь умные предло-жения? (Вдруг вскакивает.) Ой-ой-ой! Укололся…
Вытаскивает из кожи колючку.
1-й Визирь: Дай-ка сюда колючку… Это же шенгель, колючий трост-ник. Ура! Это и есть самая никчемная трава. Колет тело, рвет одежду, скот от нее морды отворачивает… Голосуем: кто за то, чтобы признать шенгель самой худшей из трав? Раз-два – все за.
2-й Визирь: А самая ничтожная птица, я так думаю, фазан. Смотри! Маленькая, серая, невзрачная, смотреть не на что!
1-й Визирь: Каждый охотник желает знать, где сидит фазан…
2-й Визирь: Образованный, ловим фазана?
Танец, визири ловят фазана.
Хором: Уф…
Усталые, с фазаном в клетке, садятся на траву.
1-й Визирь: Нам теперь осталось только найти самого ничтожного человека. И тогда смело можно домой возвращаться.
Тут к ним подходит человек. Он одет в лохмотья.
Человек: Саламет сызба, высокочтимые.
2-й Визирь: Смотри на него! На нем рваный малахай и драная шуба. Может он и есть самый ничтожный на свете человек?
Эй, не ты ли самый ничтожный на свете человек? Отвечай! Как тебя зовут, жаман?
Источник