Людвиг Хубер об интеллекте животных. Часть II: шмели и пчелы

В дополнение к обычным животным, подозреваемых в умном поведении, в число которых помимо человекообразных обезьян уже давно входят другие млекопитающие, такие как дельфины, крысы и слоны, а также некоторые семейства птиц, появляются животные, которые до сих пор недооценивались, например, рыбы, лягушки и черепахи. А в царстве беспозвоночных впечатляют своими удивительно высокими интеллектуальными достижениями не только осьминоги, но и некоторые насекомые: пчелы и шмели.

Считающие пчелы, играющие шмели

Шмели — маленькие суперзвезды когнитивных исследований, недавние результаты которых переворачивают с ног на голову прежние предположения об интеллекте насекомых.

Только в последние годы исследователи обнаружили, что трудолюбивые опылители могут использовать орудия труда. Например, в экспериментах шмелям приходилось тянуть за нитку, чтобы добраться до спрятанной сахарной воды. Удивительно, но они не только сами активно справились с проблемой лакомства, но и научились этой технике, наблюдая за тем, как это делают их собратья. Другие эксперименты показали, что пчелы могут считать (как минимум до четырех) и запоминать лица людей.

Немецкий исследователь пчел Ларс Читтка, который вместе со своей командой (Университет королевы Марии, Лондон) недавно обнаружил у шмелей игровое поведение, даже признает некоторые черты личности насекомых-опылителей: есть пчелы, которые могут запоминать цвета быстрее, чем другие:

«Одни особи  всегда посещают только один вид цветов, а други постоянно пробуют новые. Это черта, которую они сохраняют на протяжении всей своей жизни».

Ввиду таких результатов исследователь когнитивных функций Хубер убежден, что в ближайшие годы и десятилетия нас еще ждет много сюрпризов:

«Еще несколько лет назад мы, исследователи, совершенно не могли себе представить, что нечто подобное может существовать у пчел и шмелей, у которых крошечный мозг по сравнению с млекопитающими. Долгое время считалось, что маленький мозг дает животному небольшую вычислительную мощность, и поэтому пчелы считались чисто инстинктивными».

Источник информации и фото: derstandard.at

Пчелы располагают числа слева направо, как люди

Пчелы, как люди и птицы, располагают числа в соответствии с мысленной последовательностью чисел. Как показал эксперимент, насекомые ассоциируют в пространстве маленькие числа с левой стороной, а большие - с правой. Это позволяет предположить, что беспозвоночные мысленно обрабатывают наборы чисел так же, как это делаем мы.

Мысленная числовая линия - это форма пространственного представления, в которой маленькие числа располагаются слева, а большие - справа. Долгое время исследователи предполагали, что это - свойство лишь человеческой культуры. Однако, когда ментальные последовательности чисел были обнаружены и у новорожденных и даже у птиц, теория стала давать сбои.

Но есть ли они у насекомых? На этот вопрос помогли ответить опыты с медоносными пчелами, которые уже продемонстрировали свое выдающееся понимание математики в предыдущих экспериментах. Они могут оценивать величины, понимают концепцию нуля, решают простые арифметические задачи и соотносят величины с абстрактными символами.

Чтобы выяснить, есть ли у пчел ментальные числовые последовательности, команда Мартина Джурфа из Исследовательского центра познания животных в Тулузе, Франция, сначала научила их ассоциировать число три с вознаграждением в виде сахарного сока. Это число было представлено в виде набора одинаковых фигур, например, трех треугольников или трех кругов.

На следующем этапе животные должны были применить полученные знания в специальных Y-образных деревянных ящиках. Влетев в испытательный бокс, они могли выбрать один из двух выходов для дальнейшего пути: один с тремя символами, а другой с другим количеством символов. Большинство пчел успешно распознали тройной символ и направились к нему в надежде найти сахарный сок.

Но как насекомые воспринимают тройку по сравнению с другими числами? В следующем задании пчелы, влетавшие в ящик, вынуждены были выбирать между "единицей" или "пятеркой" - оба символа повторялись дважды. Теоретически, не было никакой разницы, какой выход выбрать.

Тем не менее, 93 % пчел в ящике с символом единицы выбрали левый символ, а 79 % в ящике с "пятеркой" полетели в сторону правого символа. Исследователи предполагали, что это может быть связано с мысленным расположением числовых значений: поскольку пчелы были натренированы на "тройку", для них было наиболее логичным, что меньшее число должно быть слева, а большее - справа.

Чтобы проверить эту трактовку, команда повторила эксперименты, обучив пчел сначала распознавать вместо тройки единицу. Но результат всегда был один и тот же: если одинаковые символы были больше выученного значения, большинство пчел летели вправо; если меньше - влево.

По мнению исследователей, это доказывает, что пчелы также упорядочивают числа с помощью мысленного числового ряда. Направление последовательности чисел слева направо может быть связано с тем, что у многих видов животных полушария мозга асимметричны, объясняют биологи. В более ранних экспериментах с людьми, например, было показано, что наша левая половина мозга обрабатывает преимущественно меньшие числа, а правая - большие.

Джурфа и его коллеги предполагают также, "что мысленная числовая линия - это форма числового представления, которая эволюционно развивалась во всех нервных системах, понимающих числа, независимо от сложности их нейронов". Следовательно, эта форма обработки чисел может быть гораздо более распространенной и универсальной, чем считалось ранее.

В совокупности эти результаты позволяют предположить, что, вопреки устоявшимся представлениям, лево-правая ориентация, вероятно, является биологической, а не приобретенной в ходе культурного развития.

Источники информации и фото: scinexx.de, de.nachrichten.yahoo.com

Для отслеживания предметов пчелы используют «умственную числовую линию»

Команда ученых из Университетов Тулузы, Лозанны и Падуи нашла доказательства того, что в  крошечном мозге медоносных пчел есть числовая линия. В своей статье они описывают эксперименты, которые проводились с пчелами в неволе.

Дистанцирование пчел - защита от паразитов

Медоносные пчелы увеличивают социальное дистанцирование, если их улью угрожают паразиты. Это показало вышедшее в Science Advances новое исследование международной команды. Ученые продемонстрировали, что на заражение вредным клещом пчелиные семьи реагируют, изменяя для увеличения социальной дистанции использование пространства и взаимодействие между сородичами.

Медоносные пчелы - животные социальные, поскольку они извлекают пользу из разделения обязанностей и взаимодействия, например ухода друг за другом. Но когда появляется риск заражения, эволюционировавшие пчелы, чтобы сбалансировать риски и выгоды, применяют социальное дистанцирование. Среди животных такие примеры были обнаружены у самых разных видов, которых эволюция разделила миллионы лет назад: от бабуинов, редко ухаживающих за особями с желудочно-кишечными инфекциями, до муравьев, чьи зараженные патогенным грибком сородичи оказываются на задворках муравейника.

В новом исследовании изучалось, вызывает ли в ульях медоносных пчел клещ Varroa destructor изменения социальной организации, способные снижать распространение паразита. Среди стрессовых факторов, влияющих на пчел, клещ Варроа - один из основных врагов, поскольку он вызывает ряд вредных последствий у пчел как у отдельных особей, так и у семей.

Колонии медоносных пчел разделены на два основных отсека: внешний, занятый собирателями, и внутренний, населенный кормилицами, маткой и приплодом. Такая пространственная сегрегация приводит к более низкой частоте взаимодействий между двумя отделами, чем внутри каждого из них, и позволяет защитить наиболее ценных особей (матку, молодых пчел и приплод) от внешней среды и появления болезней.

Сравнивая колонии, которые были и не были заражены клещом Варроа, исследователи обнаружили, что один из видов поведения - танцы, которые сообщают, куда лететь за кормом, и могут увеличить передачу клещей, - встречался в зараженных центральных частях улья реже, а уход в них стал более концентрированным. В целом собиратели (старые пчелы) движутся к периферии, а молодые кормилицы и занимающиеся уходом пчелы в ответ на заражение движутся к центру, чтобы увеличить расстояние между двумя группами.

Колонии пчел - практически идеальная модель, позволяющая изучать социальное дистанцирование и понять ценность и эффективность такого поведения.

Источник: phys.org

Волоски пчел чувствуют электричество

Шмели тонко чувствуют электрические поля. Но как насекомым удается их воспринимать? Исследователи были намерены это выяснить. Оказалось, что волоски вокруг головы обеспечивают пчелам восприятие электрических полей.

Многие животные могут воспринимать электрические поля. Например, у акул есть способность ощущать движения своей добычи. Но во всех известных ранее случаях была необходима влажная - и, следовательно, проводящая - окружающая среда.

Однако известно, что пчела и шмель также могут воспринимать электрические поля, причем в воздухе. Они способны даже чувствовать был ли кто-то из их сородичей на цветке до них.

Земляной шмель Фото © Грегори Саттона, Дома Кларка, Эрики Морли, Даниэля Робера

Вероятно, отвечают за эти свойства тонкие волоски на головах пчел вида "шмель земляной". Электростатическое притяжение их легко сгибает и раздражает тем самым чувствительные сенсорные клетки, воспринимающие движение.

За этим сейчас наблюдают Грегори Саттон (Gregory Sutton) и его коллеги по Бристольскому университету. Они сняли с помощью лазеров, как волоски и и усики земляного шмеля (Bombus Terrestris) реагируют на электрические поля, а также, какие процессы это вызывает в нервной системе насекомых.

Выяснилось, что электрические поля заставляют двигаться как тонкие волоски на головах, так и усики, но только в нервах первых одновременно с этим возникают сигналы. Усики своим владельцам ничего не сообщают.

Саттон и команда убеждены, что нашли механизм восприятия электрических полей, который еще нужно будет обнаружить у других насекомых. Следовательно, электростатические сигналы, например, танец пчел, должны играть определенную роль.

Но этот недавно открытый канал может выполнять у насекомых очень разные - и совершенно неизвестные - функции, поясняют исследователи.

Источник: pnas.org

Сигналы пчел удивили биологов

При опасности умные пчелы предупреждают своих сородичей точно настроенными сигналами об агрессорах и меняют свои тревожные знаки в зависимости от того, где им угрожает опасность и насколько она велика.

Уже несколько лет назад Джеймс Них (Ja­mes Nieh), биолог (Калифорнийский университет, Сан-Диего) заметил странное поведение пчел. Если сборщица меда на цветке, была атакована врагом, она возвращалась по прямой обратно к улью. Там она останавливала танец сородичей, агитировавших за полет к этому растению.

Как выяснилось, медоносные пчелы используют при этом совершенно определенные действия.

"Эти останавливающие сигналы передаются, когда пчела подталкивает своей головой получателя".
Джеймс Них

Такие повторяющиеся толчки заставляют насекомых замедлять или даже совсем прекращать свой танец, что, в свою очередь, не дает сборщикам меда лететь к этому цветку и подвергать себя риску.

Медоносные пчелы в улье Фото: rupbilder / Fotolia

Толчки показывают степень и место опасности

Но, как выяснилось, сигнал тревоги медоносных пчёл выходит далеко за рамки простого "стоп!". Насекомые разными толчками обмениваются информацией, где им угрожает опасность и кто враг. Если на азиатскую пчелу нападал самый большой в мире гигантский шершень (Vespa mandarina), то она увеличивала частоту своих подталкиваний. Атака шершня меньших размеров вызывала более медленные толчки.

"Мы были очень удивлены, что пчёлы посылалают не только стоп сигналы, но и их различные виды".
Джеймс Них

Дальнейшие наблюдения показали, что медоносная пчела таким способом показывает даже место опасности. Если на сборщицу нападали прямо у входа в улей, тревожные сигналы длились дольше и ее товарищи понимали, что вылетать нельзя.

Сложнее, чем у других насекомых

"Тем самым этот аварийный сигнал кодирует с помощью частоты размер опасности, а пространственный контекст - длительность каждого импульса".
Джеймс Них

Различные формы каких толчков соответствуют разным сигналам, отражающим опасность. Чем быстрее они были, тем скорее заканчивался танец пчел, а чем дольше длились толчки, тем меньше пчел покидало улья.

Такая сложная и многоуровневая коммуникация оповещения не известна никаким другим социальным насекомым, подчеркивают биологи.

"Это, вообще, первая демонстрация такого требовательного сигнала тревоги у насекомых".
Джеймс Них

Ранее сигналы тревоги с такой глубиной информации были известны только у птиц или обезьян, передающих своим сородичам, какая опасность им угрожает.

Источник: University of California

Медоносные пчелы умнее, чем всегда считалось

Магдебург (Германия) - Последние исследования подтверждают то, что давно уже поняли пчеловоды: медоносные пчелы умнее, чем до сих пор считалось. Новые сведения нейробиологов из Магдебурга представляют также интерес для исследований в области робототехники.

Как сообщила в журнале "Frontiers in Behavioral Neuroscience" команда, возглавляемая Эвреном Памиром (Evren Pamir) из Института нейробиологии им. Лейбница, научно-исследовательское объединение ученых из Берлина, Констанца и Вюрцбурга разбиралось в процессах обучения почти 3300 медоносных пчел.

"При ассоциативном обучение привлекательность запаха связана с вознаграждением сахаром", - объясняют исследователи. - "Если желто-черные насекомые выставляют при восприятии запаха свои хоботки, у них закрепляется связь аромата и вознаграждения". Чтобы это натренировать, часто требуются многократные повторения. Лишь тогда пчелы запоминают эти сочетания.

Пчела собирает нектар Фото: А. Мюллера (grewi.de)

Однако в новом исследовании ученые смогли показать, что для создания такого обучения медоносных пчел может быть достаточно всего нескольких тестов. "Пчелы учатся быстрее, чем мы всегда предполагали, - пояснил Памир. - Кроме того, даже через 24 часа после одноразового знакомства с ароматом, сопровождавшимся сладким угощением, они все еще знают, что воспринятый запах связан с вознаграждением сахаром".

Идентифицированные таким путем нейронные механизмы, которые контролируют поведение при обучении умных пчел, можно использовать для информатики. Они должны будут войти в новый проект, который сейчас поддерживается Федеральным министерством образования и научных исследований: "Насекомые вдохновляют роботов: о роли памяти в процессе принятия решений". Его цель - развитие роботов, схемы которых сделаны на основе нейронных механизмов насекомых и могут самостоятельно решать задачи.

Источник: grewi.de

Пчелы умеют лечить себя медом

Исследование показало, что пчелы используют лекарственные вещества меда как лечебное средство.

Галле-Виттенберг (Германия) - Наряду с таинственной гибелью пчел их смерти способствуют и кишечные заболевания, от которых вымирают целые семьи. Тем не менее, трудолюбивые насекомые способны защитить себя от инфекции. Для этого они используют, как показало недавнее исследование, естественные лекарственные свойства самого меда.

Как сообщают исследователи, возглавляемые доктором Сильвио Эрлером (Silvio Erler) и профессором, доктором Робином Морицем (Robin Moritz) - университет Мартина Лютера, Галле-Виттенберг, и работавшие совместно с ними румынские ученые из Университета города Клуж-Напока в журнале "Поведенческая экология и социобиология", больные пчелы в отличие от здоровых сородичей предпочитают сорта меда, которые особенно эффективны против кишечной инфекции.

Каким медом пчелы лечат болезни

Поскольку во внутренней части ульев при температуре более 30 °C и высокой влажности воздуха существуют идеальные условия для распространения инфекционных заболеваний, пчелы защищают себя, с одной стороны, с помощью своей иммунной системы, а, с другой - произведенным ими медом, который содержит естественные ингредиенты, действующим против бактерий, грибов или вирусов.

Ученые изучали вопрос использования пчелами меда не только как пищи, но и в качестве лекарства для лечения болезней. Они хотели выяснить, зависит ли выбор меда от состояния здоровья насекомых, то есть “учитывают” ли они наряду с питательностью и его терапевтическое значение.

Пчела собирает нектар с подсолнуха

В лаборатории исследователи инфицировали пчел кишечным грибом Nosema ceranae, а затем сравнивали, как здоровые и больные пчелы выбирали между разными сортами меда. "Мы заметили, что зараженные пчелы не делали разницы между липовым медом и медом робиний, однако, у них было большое пристрастие к подсолнечному меду, которое даже увеличивалось с возрастающей инфекцией пчел", - подчеркнулл Эрлер.

Какие болезни лечит мед у пчел

После этого исследователи изучили эффективность меда при кишечной инфекции. "У пчел было значительно меньше спор кишечнике, если они питались исключительно медом с подсолнухов, а пчелы, употреблявшие падевый мед, показывали более сильное поражение грибковыми заболеваниями". В лабораторных испытаний подсолнечный мед показал лучший эффект, чем падевый.

Не только человеку полезен мед, но и самим пчелам, которые выбирают в случае заболевания не самый вкусный, а тот, что лучше помогает", - пишет Эрлер.

Источник:grewi.de