Воронам для игры не нужна кора головного мозга

Черная ворона
Фото: Felix Moll

Рабочая память врановых базируется на абсолютно другой структуре мозга.

Издавна воронов и ворон считали умными птицами. Однако необходимая для интеллекта оперативная память человеческого мозга задействует его кору, которая, как свидетельствуют немецкие физиологи, у врановых отсутствует, а задачи запоминания выполняет другая область мозга. Это показывает, что эволюция для достижения определенной деятельности мозга может идти разными путями, пишут исследователи в "Journal of Neuroscience".

Хорошо функционирующая рабочая память является важной основой интеллекта: она на короткое время сохраняет и быстро обрабатывает информацию. Без такого "блокнота в уме" мы не могли бы следить за беседой, устно считать или играть в "Memory". "Организм с хорошей оперативной памятью мозга умен; это освобождает его от необходимости сразу же рефлекторно реагировать на любой раздражитель", - объясняет Андреас Нидер (Andreas Nieder), занимающийся физиологией животных в Институте нейробиологии университета Тюбингена.

Рабочая память при игре "Memory"

Вороны тоже обладают вполне выраженной рабочей памятью, которая считается ключом к их интеллекту, например, к способностям решения головоломок. Тем не менее, мозг птиц структурирован не так, как у человека и других млекопитающих: в нем нет коры, отвечающей за рабочую память. Как же удается умным птицам-воронам сохранять в кратковременной памяти важную информацию?

У ворон, игравших в своего рода "Memory", были активными во время фазы воспоминания определенные клетки памяти Фото: LS Tierphysiologie

Чтобы ответить на этот вопрос, Нидер и его коллеги обучили несколько черных ворон игре, напоминающей "Memory". На экране воронам на короткое время показывали образец картинки. Примерно через секунду после того, как пропадало изображение, птицы должны были узнать один из четырех снимков и прикоснуться к нему клювом. Следовательно, они должны были на мгновение сохранить картину в рабочей памяти. Оказалось, для умных ворон это не проблема.

Кора головного мозга - не единственное решение

Во время этого исследования кратковременной памяти ученые измеряли волны мозга ворон. Они обнаружили в нем область с возбужденными клетками, которые и после исчезновения образца оставались по-прежнему активными. В случаях, когда птица не могла его вспомнить и выбирала не ту картинку, активность данных клеток была едва заметна. Поэтому физиологи предполагают, что в этой области мозга существует хранилище рабочей памяти, где во время фазы воспоминания вороны держат информацию об образце.

Немецкие исследователи пришли к выводу: в ряде видов деятельности мозга могут быль заняты структуры, развивавшиеся совершенно по-разному. "Принципиально иначе построенный конечный мозг врановых показывает, что эволюция нашла несколько независимых решений", - объясняет ведущий автор статьи Лена Файт (Lena Veit). Следовательно, хорошая рабочая память в человеческой коре головного мозга - это лишь возможное решение, но ни в коем случае единственное. Что общего имеют эти структуры, пока неясно. Сейчас главный вопрос в том, на каких принципах должны быть построены нейронные сети в мозге, чтобы активно сохранять и обрабатывать информацию, полагает Нидер.

Источник: scinexx.de

Ухаживание лягушек в бетонных джунглях Тайваня

Древесная лягушка Фото: thinkstock

Обычно древесные лягушки ищут себе для брачных песен какие-то возвышения: таким способом самцы стремятся привлечь внимание слабого пола. Особенно важно при этом как можно громче квакать, поскольку это приманивает потенциальную партнершу и свидетельствует о размерах и успехе претендента.

На Тайване лягушки придумали для этого очень хитрый трюк. Чтобы произвести впечатление на самок, они поют свои серенады, залезая вовнутрь дренажных каналов и усиливая тем самым громкость и дальность распространения звуков. По мнению тайваньских исследователей, этот лягушачий мегафон стал первым примером использования животными для улучшения своего акустического общения искусственных сооружений, сделанных человеком.

Почему лягушки квакают

У лягушачьего кваканья есть несколько функций:

• показывать принадлежность к виду;
• приманивать самку;
• сигнализировать соперникам, что территория занята.

Чем громче и отчётливее будут эти акустические сигналы, тем лучше коммуникация. Поэтому у многих видов лягушек появился орган, издающий особо звучное кваканье. Некоторые прибегают к изысканным инструментам: например, древесная лягушка на Борнео использует для усиления звука резонансный эффект пения в дупле дерева. Есть лягушки, конструирующие специальные гнезда со свойствами, увеличивающими громкость, сообщают Вэнь-Хао Тан (Тайваньский Национальный университет в Тайбэе) и его коллеги. Однако наряду с этими естественными усилителями в окружающую среду многих видов лягушек все больше входят человеческие здания и строения. Часть из них уже обосновалась там и прекрасно существует в новых условиях.

Бетонные трубы изменяют звук кваканья лягушки

Таким примером популярных у квакушек искусственных сооружений являются сточные канавы вдоль тайваньских дорог. На дне бетонированных каналов, обычно открытых сверху, часто собирается грязь и остатки растений. "Между тем, многие виды лягушек и беспозвоночных живут в этих дренажных трубах, а также размножаются там" - объясняют Тан и его коллеги. Один из них - часто встречающаяся в Тайване древесная лягушка (Kurixalus idiootocus). С марта по июнь самцы этого вида, как токующие птицы, издают призывные трели. Обычно они предпочитают низко висящие ветви деревьев или другие возвышения. Но лягушки, живущие в сточных каналах, по-видимому, изменили свое поведение. Как сообщают исследователи, их брачные крики несутся со дна канав. Биологи провели ряд экспериментов и изучили, как эти места влияют на звуковые характеристики лягушачьих песен и извлекают ли они выгоду из кваканья в искусственных трубах.

Призывы из сточного канала звучат громче и дольше

Для сравнения ученые сначала записали звуки пятнадцати древесных лягушек, сидевших на ветке, а потом столько же - кричавших из дренажных каналов, и проанализировали акустические характеристики всех серенад с точки зрения громкости, продолжительности, высоты тона и дальности действия. При этом они обнаружили заметные отличия: крики из сточных канав были непрерывными и в соответствующих пиках громкости – сильнее. Кроме того, призывы из коллекторов продолжались дольше, чем у сородичей, квакавших с веток - они были немного растянуты благодаря эффекту эха. Очевидно, акустика канализационных труб меняет признаки кваканья и тем самым создает преимущества для самцов, поскольку предыдущие исследования показали, что их подруги предпочитают громкие и длительные концерты.

Выводы биологов

"Наши результаты показывают, что эти лягушки активно используют акустические эффекты сточных канав", - констатируют исследователи. Может быть, они сами слышат, что их призывы звучат там громче, или заметили, что крики конкурентов из каналов больше впечатляют прекрасный пол. В любом случае, это первый задокументированный пример того, что животные целенаправленно применяют антропогенные структуры для оптимизации своей акустической коммуникации. Однако биологи пока не выяснили, действительно ли древесным лягушкам, квакающим в трубах, удаётся привлечь больше партнёрш и добиться эффективного успеха в размножении, пишет wissenschaft.de.

Бакланы знают, где для них открыт рыбный ресторан

Баклан в поисках корма Фото: Public Domain

Поиски пропитания могут быть утомительными. Бакланы (Morus bassanus) знают это – и умеют находить в море рыбные места. С бешеной скоростью летят они над поверхностью воды, как только замечают с воздуха косяки сельди и скумбрии. Вся стая отчаянно набрасывается в море на любимую еду. Но при всей их стремительности у этих птиц есть некоторая склонность к лени - чем больше еды, тем меньше требуется усилий.

Исследования этологов

Как выяснили учёные, проводившие исследования возле Британских островов, умным бакланам помогает отличная наблюдательность. Эти крупные птицы проводят почти всю свою жизнь в море и размножаются в больших колониях на обрывистых скалистых берегах. Они неотрывно следят за рыбачьими лодками и видят свой ресторан-поплавок за 11 километров, пишет Томас Бодей (Thomas Bodey), биолог Университета Эксетера.

Ловля рыбы бакланами

Участки лова рыбы и особенно её отходы являются излюбленным источником пищи для больших морских птиц. Поэтому группа исследователей изучила поведение бакланов в шести колониях и сравнила его с данными о движения судов в том же районе.

Множество бакланов (см. видео) устремляются к местам, где идёт лов с рыболовецких судов.

"Мы знали, что бакланы и другие морские птицы регулярно следуют за рыбачьими лодками", говорит Бодей. Но команда считала это скорее локальным явлением и была поражена, в какой степени рыболовы влияют на их поведение.

Добыча морских птиц зависит от усердия рыбаков

Так Бодей и его коллеги установили, что птицы точно различают вид лодки и ловят ли с неё рыбу или нет. Если корабли применяли, например, буксирные сети для более глубоких водоемов, бакланы переходили к своему обычному поведению при поисках корма. Другие лодки, несмотря на остановку ловли, привлекали бакланов. Вероятно, их манили обработка улова и большое количество рыбных отбросов, пишут биологи в "Current Biology".

"Влияние на морских птиц отходов рыболовства многогранно", - подводит итог Бодей. Изучение этого поможет планировать морской рыболовный промысел, удовлетворяющий экологическим требованиям.

Источник: zeit.de.

Как коала защищается от перегрева во время жары

Австралийский сумчатый медведь мало пьет и не прячется в пещерах. Для защиты от жары он прижимается к деревьям, обычно к акации.

Лето, солнце, температура выше 30 градусов. Человек в таких условиях пьет, регулирует свой теплообмен потом или освежает себя под душем. Коала приходится прибегать к более жестким методам. Сумчатые медведи (Phascolarctos cinereus) - это вид, который обходится малым количеством питьевой воды. Поэтому, когда жарит солнце, им нужно что-то, заменяющее прохладную влагу и помогающее бороться с обезвоживанием. Животные забираются на деревья, обнимают ветку или ложатся сверху - не имеет значения, главное, чтобы было дерево.

Натали Бриско (Natalie Briscoe) и её коллеги с кафедры зоологии Мельбурнского университета впервые профессионально задокументировали "механизм терморегуляции млекопитающих, живущих на деревьях". Для этого биолог оснастила в дикой природе 37 животных радиопередатчиками, зафиксировав положение их тел и местопребывание 130 других коала в зимние и летние месяцы.

Сумчатый медведь плотно обнимает ствол дерева Фото: Greg Wood/AFP/Getty Images

Климат определялся переносными метеостанциями. Как только температура поднималась выше 30 градусов по Цельсию, большинство сумчатых медведей принимали положение, позволяющее охладить как можно большую поверхность тела. Они вытягивались, хватались всеми четырьмя конечностями за нижние ветви и стволы деревьев, на которых они хорошо себя чувствовали. Животные делали так в жаркие дни вдвое чаще, чем при более мягких температурах (до 25 градусов по Цельсию).

Биологи пишут: "Это поведение в высшей степени уменьшает количество тепла, которое должно теряться при охлаждении испарением". Сумчатые медведи потеют меньше, и это хорошо, так как они они пьют мало жидкости, например, росу с листьев. Нагретый под палящим солнцем мех может отдавать дереву иногда до 68 % тепла, иначе во время длительной засухи у них могло бы наступить обезвоживание.

Стратегия такого охлаждения помогает медведю-коала справляться с жарким климатом. В неволе, чтобы держать постоянную температуру тела при 25-30 °C, они сильно потеют.

Если удобно расположиться на дереве, то можно выдержать жару! Фото: SGriffiths

Но у этих животных есть при этом ботанические пристрастия: стволы черной древесной акации (Acacia mearnsii) в среднем примерно где-то на 5 градусов прохладнее окружающей среды. Затем идут чуть более теплый эвкалипт: коала предпочитают их листья всем остальным. Однако, как только становится жарче, сумчатые медведи переходят на акации, хотя листья этих деревьев им не нравятся.

Охлаждение с помощью деревьев может иметь значение и для других животных, предполагают учёные. Чтобы остыть во время длительной жары и не потерять слишком много жидкости, обезьяны, леопарды и птицы, вероятно, ведут себя, как коала. Бриско и ее команда считают, что "прохладные стволы как жизненное пространство будут важнее" в будущем при нарастающих потоках горячего воздуха, что является еще одной причиной для уменьшения вырубки лесов, пишет zeit.de.

Глубоководные гиганты океанской бездны

Глаза гигантских кальмаров могут иметь в диаметре 30 см. Это - эволюционный результат преследования крупными морскими хищниками.

Вена - Их размер и скрытный образ жизни поражают воображение: гигантские кальмары (Architeuthis dux) распространены в глубинах океанов почти по всему миру. Длина их тела может составлять более двух метров, а вес превышать 200 кг. Живущий в области южного полюса гигантский кальмар (Mesonychoteuthis hamiltoni) весит иногда даже больше 500 кг. Науке очень медленно удается раскрывать тайны этих созданий.

Чем питаются кальмары

Испанско-итальянская научная команда исследовала пищевые привычки гигантских кальмаров. Эксперты проанализировали содержимое желудков в общей сложности семи животных. Гигантский кальмар на берегу Пиренейского полуострова - не такая уж редкость: эти были пойманы или выброшены морем только в последние годы. Учёные сравнили результаты с уже опубликованными данными кальмаров из ирландских, новозеландских и южноафриканских водоемов. Судя по всему, рыба для Architeuthis dux - самый важный ресурс питания, но великаны любят откушать и небольших каракатиц.

Интересно, что глубоководные гиганты едят небольшими кусками. У семи иберийских гигантских кальмаров длина самой большой добычи, найденной в животе, была приблизительно 34 см, а самой маленькой - примерно 12 см. Состояние пищеварительной системы делало невозможным точное измерение. В их меню, помимо другой рыбы, были путассу и хек - массовые виды длиной всего несколько десятков сантиметров. Architeuthis предпочитает охоту на стайных рыб и преследует при этом стратегию засады, считает руководитель исследований Анхель Гуерра (Ángel Guerra) из испанского института океанографии (CSIC). Активное преследование более крупных животных могло бы отнимать у гигантских кальмаров слишком много энергии.

Гигантский кальмар, фото которого сделано на берегу в Испании

Mesonychoteuthis hamiltoni, похоже, ведет себя аналогично. Хотя могучие моллюски питаются, как показало предыдущее исследование, большей частью взрослым черным хеком, их энергопотребление, по расчетам экспертов Руи Роза (Rui Rosa) и Брэда Сейбела (Brad Seibel) на удивление низкое. В глубокой ледяной воде при температурах около 1,5 °C гигантскому кальмару весом 500 кг нужно только 45 килокалорий в день, что соответствует приблизительно 30 г рыбной мякоти. Большие кальмары могут насытиться даже при не слишком удачной охоте.

Для чего гигантскому кальмару огромный размер

Однако это не раскрывает тайны гигантизма обоих видов кальмаров. Если размер не дает дополнительных преимуществ при ловле добычи и снабжении питанием, для чего тогда над ним потрудилась эволюция? Дан-Эрик Нильсон (Dan-Eric Nilsson) нашёл возможный ответ. Биолог из шведского Университета в Лунде провёл совместно с некоторыми другими исследователями анализ потенциала двух видов кальмаров и сделал удивительное открытие. У гигантов, как известно, самые большие глаза во всей фауне. Их диаметр может составлять до 30 см. Величина глаз синего кита не превышает трети этого размера.

О существовании гигантских кальмаров много легенд Иллюстрация: Corbis

Можно допустить, что глубоко под водой огромные органы зрения облегчают в темноте поиск рыбы или потенциальных партнеров, однако, для этого было бы достаточно более скромных размеров. Рыба-меч водится на таких же глубинах, как и гигантские моллюски, и глаза у неё тоже очень большие, но они несравнимы с теми, какими природа наградила кальмаров. Разгадка этой тайны, как предположил Дан-Эрик Нильсон, вероятно, состоит в противодействии самым крупным хищникам мировых океанов: кашалотам. Они охотятся на кальмаров и представляют для гигантов самую большую угрозу. Вот и могло дойти до такой "гонки вооружений".

Кальмар улавливает световые сигналы

Кашалоты определяют местонахождение своей добычи по высокочастотному сигналу, действующему как сонар. Эти морские млекопитающие могут в нескольких сотнях метров обнаруживать с его помощью даже небольших кальмаров, а затем подкрадываться к своим жертвам. Однако при этом их выдают другие живые существа. Движения плывущих китов заставляют планктон подавать световые сигналы - типичная реакция на испуг, которую, тем не менее, кальмар может обнаружить. И чем больше глаза, тем скорее, подчеркивает Нильсон. "Хитрость в том, что для распознавания чего-то очень большого, нужно очень грубое распределении пикселей". Только так можно эффективно улавливать это крошечное количество света и распознавать его по контрасту с фоном.

Глаза гигантского кальмара поражают размерами

Пиксели (элементы изображений) в глазу осьминога состоят из множества отдельных рецепторов, которые группируют полученный сигнал и по нейронному пути передают дальше в мозг. В идеале всё световое облако от приближающегося кашалота захватывается одним пикселем как единая картина вместо нескольких отдельных диффузных сигналов. По расчетам Нильсона и его коллег, гигантский кальмар может таким путём определять местонахождение своего противника на расстоянии 120 м. По-видимому, это даёт животному достаточную возможность ускользнуть.

Выводы исследователей

Следовательно, гигантский рост Architeuthis dux и Mesonychoteuthis hamiltoni был эволюционным результатом преследования китами. Размер тела позволяет развитие огромных глаз с соответствующими визуальными возможностями, а также формирование сильной мышечной системы для быстрого бегства, что представляет собой значительные преимущества эволюции.

Кашалоты определенно предпочитают больших кальмаров, говорит Нильсон, но в желудках этих китов их остатки находят редко. По-видимому, гигантским морским млекопитающим приходится чаще довольствоваться добычей меньших размеров, которую намного легче ловить, пишет derstandard.at.

Почему муравьи приходят к пище кратчайшим путем

Фото: CC-by-sa 2.5

Исследователи описывают те ранее недооцененные стратегии, которые делают поиски корма насекомых такими эффективными.

Потсдам / Вена - Отдельный муравей может быть и не особенно умным. Однако поразительно, насколько превосходит его "таланты" коллективный разум этих социальных насекомых. Только представьте себе прекрасно организованный поиск пищи, при котором они находят источники еды самым оптимальным путём и в кратчайшие сроки.

Муравьи - общественные насекомые

Эта очень утонченная форма поиска пищи интересует не только мирмекологов (научное название учёных, занимающихся муравьями). Данный высокоэффективный способ изучают и такие комплексные исследователи, как Юрген Куртс (Jürgen Kurths), руководитель отделения "Трансдисциплинарных программ и методов" в Институте климатических исследований Потсдама, стремящиеся получить таким путём более общие сведения.

Как муравьи находят пищу

Коллеги, возглавляемые Куртом и Ликсиангом Ли (Lixiang Li), внесли в компьютер все имеющиеся данные о поиске муравьями корма и определили три фазы сложного процесса:

1. Сначала муравьи-разведчики хаотично бродят вокруг колонии. Если они устают, то движутся обратно в гнездо.
2. Если же они наталкиваются на возможный источник пищи, то они берут с собой маленький кусочек и оставляют при этом благодаря специальному феромону слабый след аромата.
3. Другие муравьи ориентируются на него, но вначале все еще довольно неэффективным способом. Однако на пути к корму они тоже оставляют душистые вещества, и запах становится сильнее.

Порядок в хаосе

Таким образом внезапно в хаосе появляется порядок: так как феромоны диффундируют (проникают, смешиваются путем диффузии, самопроизвольно распространясь во все стороны) в воздух, его концентрация выше там, где путь самый короткий. Муравьи, руководствуясь ароматами, всегда выбирают кратчайшие маршруты, и благодаря их самоорганизации след запаха усиливается.

Ароматические вещества помогают муравьям сократить путь к пище (капле мёда) Фото: epa

Кроме того, исследователи выявили еще один фактор, сообщает журнал "PNAS". Опытные муравьи существенно способствуют успеху поиска: они лучше ориентируются вблизи своих гнезд, а молодые муравьи только обучаются.

Выводы учёных

"Мы считаем, что эти недооцененные до сих пор стратегии определяли поведение муравьев при поиске корма", - говорит ведущий автор статьи Ликсианг Ли, который работает не только в Потсдамском институте климатических исследований, но и в Центре информационной безопасности Пекинского университета. Этот прием вновь указывает на то, что этологи могут применить результаты этого исследования и для человеческого поведения во многих областях: от услуг в Интернете до интеллектуальных транспортных систем, пишет derstandard.at.

Почему щупальца спрутов не завязываются узлом

Ноги осьминога - мы привыкли почему-то считать его руки ногами - живут своей собственной жизнью, причём весьма оживленной. Они не завязываются узлом и не слипаются друг с другом. Это свойство зависит от химических веществ, содержащихся на коже спрута. Они-то и предупреждают щупальца осьминога: свой!

Восемь рук с сотнями присосок, которые хватаются за все, к чему они прикасаются, могли бы стать настоящей проблемой в повседневной жизни. Это чудо, что животное, осьминог, не запутывается в них! Исследователи изучили этот феномен более подробно и смогли доказать, что препятствовать путанице может вещество, присутствующее на коже и защищающее щупальца спрута от неконтролируемого завязывания узлами.

Биньямин Хохнер (Binyamin Hochner) из Еврейского университета в Иерусалиме и его коллеги экспериментировали с отдельными ампутированными конечностями обыкновенного осьминога (Octopus vulgaris)). После отделения они по-прежнему более часа движутся и прицепляются к различным предметам. Тем не менее, в экспериментах эти конечности никогда не хватались за другие руки, если у тех не была удалена верхняя кожа.

Кроме того, они избегали предметов, которые были оклеены кожей осьминога и лишь слабо цеплялись за поверхности, намазанные экстрактом из щупалец осьминога, пишут исследователи в "Current Biology". Все это указывает на то, что кожа животных производит химическое вещество, которое тормозит контактный рефлекс присосок, указывают ученые в своем заключении. Однако они еще это вещество не идентифицировали.

Более ранние эксперименты показали, что щупальца осьминога в значительной степени автономны. Поэтому животное, в основном, не знает, что в каждый момент делают его руки. Постоянное точное представление об их положении тоже очень затрудняло бы спрута, потому что у его конечностей гораздо больше возможностей движения, чем у двух человеческих рук с твердыми костями и суставами. Важно, что щупальца сами предотвращают запутывание друг с другом, чтобы животные не могли завязывать их узлом.

Тем не менее, руки осьминога не полностью самостоятельны. По данным исследователей, спруты могут сознательно избегать описанного химического механизма, давая, если это необходимо, команды центральной нервной системе. Так в отличие от ампутированных конечностей живые осьминоги в единичных случаях хватают отделенные щупальца и держат их присосками. Прежде всего, если перед ними не собственная рука. Это означает, что животные могут узнавать собственные конечности, пишут исследователи.

Источник: spiegel.de