Как не попасть на обед акуле

Электрическая система акул, определяющая местоположение жертвы, выслеживает почти любое морское животное - вплоть до головоногих: кальмаров, каракатиц и интеллектуалов-осьминогов. Однако те сумели создать себе идеальный камуфляж для защиты от зубастых хищниц.

Эти морские обитатели должны опасаться всего нескольких хищников. И всё благодаря совершенной маскировке - изменению цвета. При угрозе опасности они легко сливаются с фоном или молниеносно зарываются в мягкое морское дно. Однако то, что защищает от многих врагов, мало помогает при встрече с акулами, так как эти архаичные хищные рыбы обладают хорошо развитым ощущением электрических полей. Такая способность безошибочно приводит их к добыче, ведь даже самая незначительная мышечная активность, которая необходима, например, для дыхания, может выдать жертву.

Каракатицы достигли этого в ходе всей эволюции, о чем свидетельствуют результаты исследования группы, возглавляемой Кристиной Бедоре (Christine Bedore) из Университета Дьюка в Дареме. Если приближается враг, эти моллюски сокращают свои электромагнитные показатели до минимума, останавливая для этого даже дыхание вжимаясь в грунт.

Во время исследования ученые включали каракатицам обыкновенным (Sepia officinalis) видео подкрадывающихся акул. Исследователи наблюдали за их поведением и записывали при этом силу электрического поля вблизи испытуемых. Как только на видео приближался хищник, каракатицы застывали и снижали до минимума частоту дыхания. Таким образом, их электрическое поле сокращалось на 89 %.

Делает ли неподвижность их действительно невидимыми для акул, исследователи проверяли в следующем эксперименте с черноперыми акулам (Carcharhinus limbatus) и с малоголовыми акулами молотами (Sphyrna tiburo). Им подставили электро-приманку, похожую на кальмара. Если та создавала электрическое поле в 30 микровольт, то хищники кусали ее примерно в три раза чаще, чем при силе поля всего в 6 микровольт.

Каракатица обыкновенная (Sepia officinalis): мастер маскировки
Фото: picture alliance/maxppp

Тактика замирания является для кальмаров и каракатиц чрезвычайно эффективной, сообщают исследователи. Если они вместо этого пытались сбежать, то создавали сильные магнитные поля, которые прекрасно фиксировались врагами. Акулы плавают значительно быстрее, поэтому у головоногих не было никаких шансов ускользнуть от этих "вооруженных до зубов" хищников.

Источник: rspb.royalsocietypublishing.org

Откуда у пауков-птицеедов синий цвет

Паук-птицеед выдал исследователям секрет синего цвета. Хотя десятки видов пауков имеют ярко-синюю окраску, сами они его не различают.

Необычный синий цвет, который имеют многие виды пауков-птицеедов, оказался настоящей загадкой природы. Он не является сигналом для потенциальных секс-партнеров или соперников, так как сами пауки его не воспринимают. Странно также, что синий цвет у них всех одного оттенка, хотя создается различными способами. Почему и для кого "изобрел" этот цветовой сигнал синий паук-птицеед, ученым неизвестно, сообщают исследователи в журнале "Science Advances".

Синие ноги паука-птицееда (Poecilotheria Metallica) Фото: © Michael Kern

В животном мире нет недостатка в ярких цветах, часто красочная игра цветов возникает даже совсем без пигментов – только из-за светопреломляющих наноструктур. Особенно поразителен пример переливающихся всеми цветами радуги крыльев бабочек, ягод или панцирей морских крабов. Даже некоторые динозавры использовали такие наноструктуры, и их перья переливались.

Про пауков-птицеедов (их еще называют птицеядами) известно, что во всех семи подсемействах и в большинстве видов их ноги и задняя часть тела синие. Но как эта окраска возникает, для чего она используется и какова величина цветового спектра у пауков, до сих пор известно лишь частично. Бор-Кай Хун (Bor-Kai Hsiung) из университета Акрона в Огайо и его коллеги, впервые исследовали окраску пауков-птицеедов 53 видов.

Вид сзади паука-птицееда - фото внизу показывает увеличение их цветных волосков Фото: © Tom Pattersonl, Hsiung и др./UC San Diego

Один цвет у многих видов пауков-птицеедов

Первой неожиданностью оказалось, что синий цвет вызывается у пауков-птицеедов не единой наноструктуой, а минимум тремя совершенно разными способами. У некоторых видов необходимое преломление создают гладкие, палочковидные волоски, у других вместо этого волоски имеют висящие с боков трубки или плоские весла. Эти волоски, в свою очередь, отличаются своими свойствами. Есть как губчатые, так и строго упорядоченные многослойные наноструктуры.

Как выяснили исследователи, синяя окраска должна была возникнуть в генеалогическом древе птицеедов независимо друг от друга минимум восемь раз. Это привело к тому, что даже близкородственные виды разрабатывали разые методы. Поэтому и существует так много различных наноструктур.

Одинаковый оттенок цвета синих пауков-птицеедов

Вторым сюрпризом стало, что у всех пауков-птицеедов, несмотря на различия, один оттенок синего. "Цвет концентрируется в диапазоне длин волн примерно от 20 нм до 450 нм" и совпадает даже у отдаленно родственных видов независимо от наноструктуры волос.

Пауки-птицееды не могу воспринимать свой синий цвет © Michael Kern

"Это еще более удивительно, если учесть, как быстро может измениться цвет структуры". Бор-Кай Хун

У бабочек оттенок цвета крыльев может изменяться, например, уже в течение нескольких поколений путем целенаправленного отбора. Достаточно даже крошечных изменений в размерах или расстоянии между наноструктурами, чтобы сделать из синего красный. Но почему птицееды сотни миллионов лет сияют только синим?

Синий паук-птицеед не видит собственного цвета

Одним из возможных объяснений могло стать испольование пауками этого цвета в качестве важного сигналоа - например, при выборе партнеров или между соперниками. У многих птиц и бабочек это бывает. "Половой отбор, как правило, считается типичным воздействием, которое скорее повышает разнообразие цветов и узоров у родственных видов", - говорят исследователи. Но не у птицеедов.

"Хотя у них, как у всех пауков, восемь глаз, их острота зрения и цветовое различение очень ограничено".
Бор-Кай Хун

Пауки-птицееды - ночные охотники, которые караулят свою добычу в расщелинах или норах.
Пауки видят только вволновой области около 500 нм, однако, 450 нм синего цвета лежат уже за пределами их диапазона. Другими словами, птицееды не могут воспринимать светящийся синий цвет своих сородичей.

"Все это говорит о том, что синий цвет у птицеедов не является внутривидовым сигналом, а появился для иных целей. Узкий диапазон длин волн и эволюционная устойчивость свидетельствуют о сигнальной функции - но кто является получателем этих сигналов, остается неясным".
Бор-Кай Хун

Чтобы выяснить это, необходимы дальнейшие исследования.

Источник: advances.sciencemag.org

Сходство в обучении обезьян и ворон

Фото: Lena Veit

Обучение животных и птиц: исследователи обнаружили большое сходство между млекопитающими и воронами. Врановые научились делить смешанные изображения на две группы. Отдельные нервные клетки реагировали на все фото, принадлежащие к одной из них - независимо от темы картинки. Во время обучения у этих птиц возникают типы реакций, показывающие такие же связи, как и у млекопитающих.

Вороны - умные птицы

Тюбинген - Многочисленные исследования последних лет доказали, что врановые - птицы чрезвычайно умные: они используют инструменты, отлично решают абстрактные задачи, понимают причинно-следственные связи на уровне пяти- семилетних школьников и быстро обучаются. Немецким исследователям удалось показать, как мозг вороны справляется с задачами обучения, о чем свидетельствует их публикация в журнале "PNAS".

Вороны понимают, как можно применить "подручные" средства

В поставленной задаче вороны должны были разделить все изображения на две группы - одни фотографии отнести к "синим", другие - к "красным". Увидев птицу, они должны были, например, коснуться клювом красного квадрата, а при показе цветка - синего. Сначала воронам пришлось методом проб и ошибок научиться разбираться, с каким цветом соотносить снимки. После нескольких повторений и награды за каждый правильный ответ им это удалось.

Одновременно проводились измерения мозговых волн. Ученые университета Тюбингена смогли показать, что происходит в мозге ворон во время обучения. Отдельные нейроны по-разному реагировали на различные изображения. Были клетки, которые группировали снимки по типу требуемой реакции: несмотря на различные темы, одна из них реагировала на все картинки группы "синие", другая - на относящиеся к "красным". Следовательно, клетки сохраняют в рабочей памяти не мотивы картин, а непосредственно ассоциирующиеся с ними по цвету группы. При этом не имеет значения, узнали ли вороны правильный ответ только что, или они знали фотографии раньше.

Обучение за несколько минут

Нейробиологам удалось проследить в процессе обучения за отдельными нервными клетками и показать, что эта селективность формируется в течение нескольких минут.

"Удивительно, насколько быстро вороны могут усвоить эти ассоциации и как можно подсматривать за нервными клетками в процессе обучения. Во время угадывания многие клетки едва реагировали на неизвестные картины, но после нескольких попыток, как только ворона узнавала правильный ответ, они показывали для такого ​​же изображения правильный ответ".
Ведущий автор работы Лена Файт (Lena Veit)

Этот тип сохранения в рабочей памяти, очевидно, осознанный: нужно запомнить несколько деталей - и готов к правильному ответу.

"До сих пор мы знали этот вид обработки только у обезьян. Удивительно, что мы находим аналогичные стратегии обучения в структурах головного мозга птиц и млекопитающих, устроенных совершенно по-разному".
Руководитель проекта Андреас Нидер (Andreas Nieder)

Но исследователи также обнаружили небольшие различия в обучении у млекопитающих.

"Большой вопрос теперь в том, что значат различные структуры головного мозга для взаимодействия различных регионов мозга при обучении".
Андреас Нидер (Andreas Nieder)

Источник: pnas.org

Какие бывают умные вороны (видео):

Почему пингвины не мерзнут в холод?

Фото: © Jerzy Strzelecki (CC-by-sa 3.0)

Раскрыта тайна защиты пингвинов от обмерзания: сочетание наноструктур и кожного сала препятствует образованию льда на их оперении.

Хотя пингвины постоянно находятся то в ледяной воде, то на холодном воздухе, на их оперении никогда не образуется лед. Американские исследователи выяснили, почему так происходит. Крошечные поры на поверхности перьев вместе с водоотталкивающим кожным салом обеспечивают выброс воды до ее замерзания. Принцип такой защиты пингвинов можно применить для предотвращение обледенения самолетов.

Пингвины во многом исключительны: они не могут летать, но великолепно плавают, не ощущают трех из пяти вкусов и живут в самом холодном регионе мира. Императорские пингвины даже выводят и выращивают птенцов только полярной ночью.

Инженер Пироуз Кавепоур (Pirouz Kavehpour) из Университета Калифорнии в Лос-Анджелесе обратил внимание при просмотре документальных фильмов о пингвинах на необычное явление.

"Я наблюдал, как пингвины выходили из ледяной воды и сидели на холоде. Однако, как ни странно, на их перьях лед не образовывался".
Пироуз Кавепоур

Заинтересовавшись этим явлением, он расспросил исследовательницу пингвинов Джуди Санкт Леже (Judy St. Leger). И она подтвердила: никто пока не видел, чтобы на оперении пингвинов появлялся лед.

Нанопоры и кожное сало

Но почему? Для выяснения этого исследователи рассмотрели некоторые перья папуанских пингвинов под сканирующим электронным микроскопом.

Папуанские пингвины (Pygoscelis papua): льда на оперении у них не бывает
Фото: © Ben Tubby (CC-by-sa 2.0SA 2.0)

Было установлено, что перья имеют крошечные поры, включающие воздух. Они-то и действуют как водоотталкивающие наноструктуры. Кожное сало, которым пингвины смазывают свои перья, еще более усиливает этот эффект и делает оперенье пингвина сверхгидрофобным.

Нанопоры и кожное сало не дают обмерзать перьям пингвинов, несмотря на постоянный контакт с водой, поэтому оперение пингвинов дважды защищено ото льда:

1. Жир предотвращает перья от увлажнения и потери теплоизоляционного эффекта.
2. Нанопоры обеспечивают, как при эффекте лотоса, скатывание капель воды, что также препятствует образованию льда.

Кавепоур и его коллеги уже представили, как это происходит, на конференции по гидродинамики в Бостоне.

Небольшая контактная поверхность препятствует теплообмену

Сферическая геометрия капли и небольшая площадь контакта с поверхностью препятствуют теплообмену. Вода недостаточно остывает, чтобы началась кристаллизация.

"Это как движение транспорта. Когда он устремляется с автомагистрали на узкую улицу, то встает в пробке - то же самое происходит и с теплом, которое должно проникать из внутренней части капли через узкую точку соприкосновения с пером".
Пироуз Кавепоур

В результате капля воды скатывается с оперения пингвинов до того, как может превратиться в лед. Интересно, что живущие в Антарктиде папуанские пингвины обладают этим свойством, а магеллановы пингвины (Spheniscus magellanicus), которые водятся в более теплой Патагонии - нет. На поверхности их перьев нет нанопор, а кожное сало имеет другой состав.

Система защита пингвинов от обмерзания для предотвращения обледенения самолетов?

Кавепоур полагает, что целесообразно что-то позаимствовать из системы защиты пингвинов от холода. Подобные структуры могли бы, например, сохранить крылья и другие детали самолетов от обледенения. Сейчас для этого перед каждым стартом самолета проводится распыление специальных веществ, что часто приводит к задержкам, да и эффект длится недолго.

Но, возможно, не стоит навязывать самолетам поверхность, примером которой послужат перья пингвинов.

"Это было бы иронией судьбы, если бы, как назло, птица, которая не может летать, однажды помогла безопасным полетам самолетов".
Пироуз Кавепоур

Источник: American Institute of Physics (AIP), 23.11.2015 - NPO

Социальное общение сирот шимпанзе

Раннее отделение от матери влияет на всю жизнь шимпанзе. Дефицит социального общения остается у этих животных на десятилетия. И не только у обезьян, содержащихся долгое время по одиночке в неволе, сообщает международная научно-исследовательская команда.

Грац / Вена - Если детенышей шимпанзе отделяют от матери в возрасте до двух лет, то они, даже став взрослыми, оказываются в изоляции среди животных своей группы и демонстрируют недостаточно развитое социальное поведение. Ранее это было обнаружено лишь у лабораторных шимпанзе, долгое время содержавшихся в неволе по одиночке.

Фото: AP/Martin Meissner

Австрийские и голландские этологи исследовали поведение шимпанзе, ставших в детстве сиротами. Ученые наблюдали дефицит социального общения (например, груминга) и у тех обезьян, кто живет в группах. Об этом они сообщают в статье, вышедшей в "Scientific Reports" ("Научные доклады").

Уход за шерстью друг друга играет у приматов важную роль в создании и поддержании социальных отношений. "Осиротевшие" шимпанзе, за которыми наблюдали ученые, имели меньше партнеров для груминга. Они были также менее активны, чем их собратья, которые росли вместе с матерями, отметила Эльфрида Калхер-Зоммерсгутер (Elfriede Kalcher-Sommersguter) из университета Граца.

Дефицит социального общения проявлялся не только в группах шимпанзе сирот, которых, например, содержали по одиночке в течение многих лет в биомедицинской лаборатории. Это касалось даже животных, которые жили в зоопарках группами, попав туда вскоре после отделения от своих матерей.

"Потеря матери в раннем возрасте и у шимпанзе оказывает серьезное влияние на дальнейшие социальные отношения: даже шимпанзе, жившие в группе уже около 40 лет, демонстрировали этот дефицит".
Йорг Массен (Jorg Massen), Венский университет

За период между 1950 и 1980 гг. тысячи диких детенышей шимпанзе были экспортированы из Западной Африки в Европу, Японию и США, где их использовали для научных исследований. Прародителями многих популяций в зоопарках тоже являются шимпанзе, попавшие туда в ходе этой "экспортной волны".

Источник: nature.com

Шимпанзе не могут выучить новый язык?

Этологи критикуют подачу результатов недавнего исследования общения шимпанзе.

Усвоенный или все же врожденный? Исследователи опровергают доказательства того, что шимпанзе могут выучить "язык" другой группы своего вида, и считают, что результаты предыдущего исследования не выдерживают при проверке никакой критики. Как утверждают ученые в "Current Biology", скорее всего, это потому, что язык обезьян является врожденным.

С помощью невнятных звуков и криков обезьянам договориться довольно сложно. Сигналы тревоги шимпанзе приспосабливают к уровню слушающих их сородичей. Гориллы могут даже контролировать свое дыхание, чтобы воспроизводить звуки человеческой речи. Но действительно ли они управляют этими звуками? Возникает при этом настоящий язык? Может быть животные просто инстинктивно издают звуки? Эти вопросы, по-прежнему, остаются нерешенными.

Новые "слова" после переезда?

Недавнее исследование показало, что различные группы шимпанзе говорят на разных "диалектах" или даже "языках" и даже перенимают их друг у друга. Психолог-этолог Стюарт Уотсон (Stuart Watson) и его коллеги констатировали, что они обнаружили "первое свидетельство того, что обезьяны могут научиться особому произношению своих сородичей".

Группа шимпанзе в зоопарке: их язык врожденный или выученный? Фото:© FreeImages.com/Флавио Такемото

Это исследование было проведено после передачи группы шимпанзе из голландского зоопарка Бейксе Берген в зоопарк Эдинбурга. По словам Уотсон, голландские шимпанзе, получавшие яблоки, использовали сначала не такие звуки, как "шотландцы". Примерно через три года вновь прибывшие обезьяны переняли этот слово для обозначения яблок у местной группы.

Два основных недостатка

Этолог Юлия Фишер (Julia Fischer) из Немецкого центра приматов в Геттингене тщательно рассмотрела данные исследования Уотсона и пришла к другому выводу.

"Работа Уотсон имеет, в основном, две слабые стороны. Во-первых, авторы недостаточно изучили причины изменения вокализации голландских шимпанзе, а во-вторых, звуки обеих групп были уже в начале исследования очень похожи и изменились за более чем трехлетний период незначительно".
Юлия Фишер

"Независимо от их происхождения большинство животных реагировало на демонстрацию яблок похожим криком. Только в 7 из 20 проанализированных криков новой группы шимпанзе показали более высокую частоту, чем в образцах звуков шимпанзе из Эдинбурга".
Брэндон Уилер (Brandon Wheeler), Немецкий центр приматов

И через три года пять звуков все же отличались от "эталона". Таким образом, только у двоих реакция на яблоки (в общей сложности 20 звуков) изменилась.

"Следовательно, изменения, произошедшие за несколько лет, были не особо заметны".
Брэндон Уилер

Возбужденные шимпанзе кричат по-разному

Фишер и ее коллеги утверждают, что причиной существующий различий в криках шимпанзе про "яблоки" может быть не собственный диалект, а психологическое состояние животных: обезьяны из голландского зоопарка, испытавшие стресс во время переезда, могли просто волноваться. Может быть, они были рады яблокам или опасались новых товарищей, с которыми придется вместе жить.

"Тогда различные звуки – это выражение сильного возбуждения из-за неуверенности. Это то, что Стюарт Уотсон и его коллеги явно не проверяли".
Джеймс Хигем (James Higham) соавтор работы, Нью-Йоркский университет

Когда обезьяны привыкнут к новой обстановке, их крики могут тоже измениться.

В эволюции языка ничего нового

Умение произвольно обозначать объекты или события различными звуками является одной из ключевых характеристик языковых способностей. То, что шимпанзе способны делать, Уотсон и его команда оценили как важные сведения в эволюции человеческого языка.

"Если бы шимпанзе действительно научились новому языку, то отличия были бы гораздо более четкими. Почему большинство возгласов должны были с самого начала совпадать еще в то время, когда животные даже не знали друг друга?"
Юлия Фишер

В действительности же подобные крики свидетельствуют о том, что эти звуки у шимпанзе являются врожденными.

Источник: cell.com

Кукши умеют различать степень родства

Кукша: фото в зимнем лесу

Швейцарские исследователи обнаружили, что врановые птицы придают большое значение степени родства особей своего вида.

Цюрих - От севера Скандинавии до сибирской тайги встречается кукша - птица, относящаяся к семейству врановых, у которой несколько причудливых названий. Немцы зовут ее "сойкой беды" (Unglückshäher). Куша действительно напоминает сойку, только меньших размеров (до 30 см), а свое зловещее имя получила из-за того, что появлялась в Центральной Европе, куда перелетала в поисках пищи с Крайнего севера, только в самые сильные холода. У нас эту коричневато-серую птицу называют еще ронжей (лат. Perisoreus infaustus).

Врановые отличаются своей социальностью. Швейцарские исследователи из Цюриха, изучавшие особенности поведения этих птиц, выяснили, насколько хорошо "сойка беды" ориентируется в структуре своих сородичей и разбирается в разной степени родства.

Кукши не занимаются совместным уходом за птенцами, но ведут себя в целом очень социально. Они защищают свое потомство от хищников и делятся с птенцами кормом, даже если те уже выросли. Однако, как сообщает Университет Цюриха, при некотором стечении обстоятельств птицы оказываются в социальной ситуации, имеющей и свои подводные камни.

Живут они семейными группами. "Холостые" остаются на одной территории с гнездящимися особями, пока не начинают размножаться поблизости от уже сложившихся пар. Но те не всегда воспринимают их как членов семьи. Со своими потомками родители обходятся очень толерантно, а по отношению к неродственным кукшам часто ведут себя агрессивно и прогоняют их от корма.

Фото: Университет Цюриха

Так кукши обращаются с незваными гостями: самец, не имеющий пары, приближается к обедающим супругам, и те его немедленно выгоняют.

Фото: Университет Цюриха

Путем генетического анализа было установлено, их агрессивность зависит от степени родства. Чем дальше отстоят в этом отношении соседи от хозяев гнезда, тем сильнее те их отвергают. Но неизвестно, как именно кукши могут определять эту степень.

"Это показывает нам, что кукши могут тонко различать степень родства индивидуумов. Они узнают родственных птиц, даже если отсутствуют социальные доказательства степени родства, например, при более позднем присоединении этих птиц к их группе".
Майкл Гриссер (Michael Griesser), автор исследования

Интересно, что наблюдения ученых показали, как можно обмануть эту способность птиц. Когда дело доходит до собственных отпрысков, которыми кукши считают даже подброшенных им птенцов, они не замечают отсутствие биологической связи.

Источник: onlinelibrary.wiley.com