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

Использование губок изменило рацион дельфинов

Некоторые умные дельфины применяют губки в качестве инструментов в поисках добычи и обучают этому поведению своё потомство. Биологи, занимающиеся изучением дельфинов, доказали, что тем самым значительно изменился рацион морских животных. Умение пользоваться орудиями труда позволяет бутылконосым дельфинам занять новую, ранее недоступную, экологическую нишу.

Дельфины открывают новые источники пищи

Использование инструментов известно сейчас у многих животных. Это до сих пор считается одним из признаков высокого интеллекта дельфинов. Австралийские дельфины-афалины применяют губки, чтобы защитить свои морды во время поиска корма на морском дне. Эту хитрость животные не только передают своим детёнышам. Таким путём они открыли совершенно новый источник питания.

Защищая свой нос с помощью морской губки, некоторые дельфины в поисках добычи перепахивают большие участки морского дна. Анализ тканей показал, что их питание при этом значительно преобразилось и была заполнена обычно недоступная экологическая ниша, пишут исследователи в "Proceedings B" Королевского общества. Использование губок стало культурной традицией морских животных - дельфинов.

Афалины залива Шарк обучают потомство

Несколько лет назад ученые заметили в западно-австралийской морском заливе Шарк странное поведение дельфинов: некоторые из них срывали губки и держали их на носу, защищая чувствительную морду от всего колючего, острого и ядовитого, встречающегося на дне. Исследования показали, что самки обучают этому своих детёнышей, прежде всего, дочерей. Копаясь на дне, они распугивают небольших морских животных, ловят их и съедают. Живущие в земле рыбы обычно не имеют плавательного пузыря, и поэтому их трудно обнаружить с помощью сонара дельфинов.

Способности дельфинов: дельфины используют губки в качестве инструментов Фото: Simon Allen

Ученые, возглавляемые Синой Крайкер (Sina Kreicker) и Михаэлем Крютценом (Michael Krützen) из Университета Цюриха, изучили десятки образцов тканей афалин из залива Шарк. По содержанию некоторых жирных кислот в жировой ткани животных биологи могут определить их привычки питания. Исследователи обнаружили, что состав жирных кислот у дельфинов из одного ареала отличается в зависимости от того, используют они губки или нет.

Более тесные связи между сородичами

Применяющие губки дельфины завоевали ранее недоступную экологическую нишу, пишут исследователи. При использовании инструментов была разработана новая схема ловли добычи. Таким путём значительно сократилась конкуренция с сородичами. Это могло послужить причиной того, что плотность морских свиней в заливе Шарк выше, чем в любом другом ареале млекопитающих. Сейчас 60% самок дельфинов, живущих в глубоких водах, используют там губки для защиты морды. У самцов применение этого инструмента колеблется в пределах 25-50%.

Лишь у немногих других видов животных, например, у ворон, используемые инструменты вызывают радикальное долговременное изменение способов питания и благоприпятствуют образованию различных популяций. Это, считает Крютцен, особенно справедливо для применения инструментов, которое не заложено генетически, а передается с помощью обучения. Открытие новых культурных ниш было признано одной из ключевых причин эволюции человека. Кроме того, использующие губки восточные дельфины залива Шарк связаны друг с другом более тесно, чем афалины, не пользующиеся орудиями труда.

Источник: scinexx.de

Во́роны разбираются во взаимоотношениях соседей

Венские ученые говорят о высоких умственных способностях во́ронов - в этом отношении их можно сравнить разве что с человекообразными обезьянами.

Вена - Во́роны - умные птицы, которые не только разбираются во взаимоотношениях различных членов своей собственной группы. Этим мудрецам знакома также иерархия в соседних сообществах, с которыми у них лишь зрительные и слуховые контакты, о чём сообщают в "Nature Communications" венские исследователи. До сих пор такая способность была замечена только у человекообразных обезьян.

Эксперимент

У во́ронов разные социальные отношения: наряду со спариванием и родственными связями у них существуют узы дружбы, а также определенная иерархия доминирования. Чтобы выяснить, понимают ли эти умные птицы отношения между членами чужих групп, ученые из Департамента когнитивной биологии Венского университета проигрывали им звукозаписи других воронов.

Это могли слышать во́роны, живущие уже год в соседних вольерах научно-исследовательской станции Хайдхоф в Бад-Феслау. Этологи из группы Йорга Массена и Томаса Бугниара давали птицам слушать записи, в которых двое из их соседей ведут себя друг с другом так, как велит иерархия в их группе. Кроме того, во́роны внимательно слушали также беседы, в которых иерархические отношения были изменены и нижестоящая птица вдруг доминировала над вышестоящей.

Во́роны хорошо разбираются не только в структуре внутри своей собственной группы Фото: jorg massen

И его результаты

Оказалось, что реакцией во́ронов на такое изменение ролей стали усиленное внимание и стресс. Удивлённые птицы чаще поворачивали головы и отряхивались. Это позволяло сделать вывод, что их ожидание доминирования себя не оправдало. Отсюда следовало, что во́роны могли делать заключение о структуре отношений сородичей исключительно на основе наблюдений.

Это было первым экспериментальным доказательством существования у животных умственных представлений об отношениях, пояснил Массен. Подразумевается, что во́роны не могут использовать себя самих и свой собственный опыт как эталон. Птицы не могли заново в каждой ситуации делать вывод об иерархии у своих соседей, исходя из своей. "Им действительно нужно иметь представление о другой группе и об отношениях в группе", - подчеркнул Массен.

Предполагается, что человекообразные обезьяны тоже способны к этому, однако,  такой непосредственный эксперимент сложен. До сих пор подобных доказательств не не приводилось. "То, что мы здесь сделали, было действительно чем-то новым", - заявили исследователи.

Источник: derstandard.at

Шимпанзе спят со всеми удобствами

Каждый вечер шимпанзе строят новое гнездо на дереве. При этом наши ближайшие родичи довольно разборчивы. Древо, подходящее для сна, должно быть устойчивым. к тому же. нужно, чтобы было достаточно материала для сооружения комфортабельной кровати.

Отдыхать обезьяны шимпанзе предпочитают с уютом. Каждый вечер они устраивают на дереве новое гнездо и ремонтируют их весьма редко. Несмотря на это кровать на дереве должна соответствовать определенным критериям: из всех видов деревьев, имеющихся в распоряжении животных, они выбирают для гнезд самые устойчивые. Кроме того, приматы целенаправленно ищут деревья, ветвями которых можно особенно хорошо выстилать удобные гнезда, сообщают в "PloS One" американские биологи.

По наблюдениям за поведением шимпанзе, проведёнными Дэвидом Сэмсоном (David Samson), университет Невады, Лас-Вегас, и Кевином Хантом (Kevin Hunt), университет Индианы, Блуминтон, эти обезьяны выбирают в национальном парке Toro-Semliki (Уганда) определенные деревья, чтобы согнуть из их ветвей площадки для сна. И, хотя деревья, принадлежащие к виду Muhimbi (Cynometra alexandri), составляют в населенных шимпанзе лесах в среднем меньше чем 10%, из них делаются примерно 74 % 1844 исследованных гнезд.

Затем были исследованы механические свойства используемых ветвей семи самых применяемых видов деревьев и замечено, что ветви дерева Muhimbi не только с трудом гнутся и ломаются. У них самое маленькое расстояние от развилин и, по сравнению с длиной ветви, - наименьшая поверхность листа.

Из них легче строить гнезда. Кроме того, эти деревья имеют форму не слишком далеко выступающего зонта. Как и люди, шимпанзе в природе очень точно выбирают, как им спать, считает Дэвид Сэмсон. Это показывает, что обезьян весьма привлекает комфортабельная кровать, вплоть до её древесины.

Дерево Muhimbi, называемое также Angu, распространено в Восточной и Центральной Африке. Оно принадлежит к семейству бобовых и может вырастать до 45 м. Красно-коричневая древесина очень твёрдая. Она устойчива также к воздействию термитов. Поэтому её используют не только умные шимпанзе. Люди делают из этого дерева прочные половые доски и железнодорожные шпалы, пишет spiegel.de.

Чем отличается домашняя морская свинка от дикой

Немецкие исследователи считают, что домашние грызуны, как правило, общительнее, но и намного осторожнее.

Мюнстер - В Южной Америке уже в течение тысячелетий морских свинок содержат как домашних животных. Одомашнивание не прошло для них бесследно. По сравнению с предками, изменения настолько обширны, что домашняя морская свинка является отдельным видом (Cavia porcellus form. domestica). Возможно, они появились также путем гибридизации различных видов животных - Настоящих морских свинок.

По сообщению учёных Вестфальского университета имени Вильгельма (Мюнстер), домашние и дикие морские свинки демонстрируют существенные различия в поведении и в гормональном статусе, если даже животные находятся в одинаковых условиях.

Морская свинка из Эквадора довольно сильно отличается от своих предшественников
Фото: Долорес Очоа

Исследование

Мюнстерские биологи, возглавляемые Бенямином Ципзером (Benjamin Zipser), сравнили самцов домашних и диких морских свинок в начале подросткового возраста, когда тем было по 50 дней, и в конце - в возрасте 120 дней. Этот промежуток был выбран осознанно, так как время взросления самцов морских свинок - как и у человека - это период больших изменений в организме. С помощью поведенческих тестов ученые исследовали, как животные реагировали на других морских свинок, как они вели себя с ними в различных ситуациях: храбро или робко, например, осмеливались ли они выйти на ярко освещенную арену или спрыгнуть с возвышения.

Кавиа - наиболее близкий дикий сородич домашней морской свинки

Результаты опубликованы в "Frontiers in Zoology". Домашние морские свинки большей частью общительнее своих диких сородичей, но меньше склонны к поискам приключений. Как показали гормональные тесты, у них на много более высокий уровень тестостерона. На стресс, вызванный неизвестной средой, они реагировали, однако, менее сильным увеличением содержания кортизола в крови, чем дикие морские свинки.

Приспособленность к социальной среде

С эволюционно-биологической точки зрения эти различия, по словам исследователей, показывают, что более сильная реакция на стресс помогает дикой морской свинке (Cavia cutleri), быстро реагировать на опасность. Смелое поведение позволяет им исследовать новые места обитания. Домашним же морским свинкам часто приходится жить с многочисленными сородичами в тесном помещении, что возможно только при мирном поведении.

Выводы учёных

Ципзер обобщает: "Уровень тестостерона повышается благодаря частым социальным контактам. В свою очередь, повышенный уровень тестостерона приводит к тому, что домашние морские свинки вырабатывают меньше кортизола". Сильная физиологическая реакция на стресс может спровоцировать агрессивное поведение, поэтому ученые объясняют общительное поведение домашних морских свинок ослабленной выработкой гормона стресса, пишет derstandard.at

Из-за потепления лягушки поют выше и быстрее

Eleutherodactylus coqui

Пение лягушки-коки (Eleutherodactylus coqui) за прошедшие десятилетия изменилось. Теперь самцы издают более короткие и высокие звуки. Причиной этого американские биологи считают последствия изменения климата.

Лос-Анджелес - Глобальное потепление климата заставляет лягушек на Карибах квакать в более высокой тональности. К тому же, продолжительность звуков в их песнях для самок сократилась, сообщают ученые Калифорнийского университета, возглавляемые Петером Карином, в "Proceedings of the Royal Society B".

Исследователи сравнили звукозаписи самцов лягушки-коки, сделанные в 1983 и 2006 в островном государстве Пуэрто-Рико на высоте 30-1000 м над уровнем моря, с изменением температуры в этот период. Выяснилось, что высота звуков кваканья лягушек и их размер меняются в зависимости от высоты местности и температуры. В низких и более теплых местах самцы лягушек квакают короче, быстрее и пронзительнее. На высоте 1000 м их крики глуше, длиннее и медленнее.

Лягушка-коки: внешние изменения могут привести к уменьшению потомства
Фото из Википедии

Исследователи считают, что последствия потепления климата - подъем высоты тона и сокращение призывов при повышении температуры - связаны с уменьшением среднего размера тела. Тело меньшей величины - это типичная физиологическая реакция на длительное повышение температуры. У лягушек, как и у других амфибий, отсутствует механизм регулирования тепла. Температура их тел изменяется с температурой окружающей среды. В Пуэрто-Рико, средняя температура увеличилась в рассматриваемый период в среднем на 0,37 °C. Исследователи предполагают дальнейшее повышение температуры.

"Наше исследование впервые показывает связь между изменением климата и изменением коммуникативной системы позвоночных", - пишут в своей статье биологи.

По их мнению, коммуникация и облик лягушек-коки в ближайшие десятилетия будет продолжать изменяться. В связи с этим - предполагают исследователи - может также уменьшиться воспроизводство потомства. Кроме того, у популяции небольших лягушек будет также более низкая общая биомасса. Для экосистемы в Пуэрто-Рико и то, и другое может иметь значительные последствия, так как лягушки - основная часть пищевой цепочки на островном архипелаге, пишет spiegel.de.