Навозные жуки используют ветровой компас, когда солнце высоко
Исследователи впервые показали, что животное использует разные направляющие сенсоры для достижения максимально возможной точности навигации в разных условиях. Когда солнце находится высоко, навозные жуки ориентируются по ветру.
Открытие ветрового компаса у навозных жуков и того, как он дополняет солнечный компас, сделала международная исследовательская группа, включающая биологов из Швеции и Южной Африки.
«Это первое исследование, показывающее, как биологический компас животного может гибко интегрировать разные направляющие сенсоры, в данном случае ветер и солнце. Это обеспечивает максимально возможную точность в любое время», — говорит Мари Даке, профессор сенсорной биологии Лундского университета и руководитель исследовательской группы.
Навозные жуки не могут использовать солнце в качестве направляющего ориентира, когда оно скрыто облаками или когда оно поднимается выше 75 градусов над горизонтом на несколько часов в середине дня. Немного позже, когда солнце опускается ниже, они отключают ветровой компас и снова полагаются на солнце.
В новом исследовании ученые изучали жуков как в полевых условиях, так и в лаборатории. С помощью вентиляторов они создавали ветер и могли выбирать его направление. Положение солнца на небе меняли с помощью зеркала.
Эксперимент показывает, что когда солнце находится на низкой или средней высоте, жуки меняют направление на 180 градусов, если положение солнца изменяется на 180 градусов. Однако жуки не реагировали, когда исследователи меняли направление ветра на 180 градусов при таком положении солнца.
Когда солнце было в зените, ситуация менялась на противоположную. Путь тогда указывал ветер, и насекомые реагировали на изменение его направления на 180 градусов.
Результаты показывают, что направляющая информация может передаваться от ветрового компаса к солнечному и наоборот. Таким образом, жуки могут продолжать движение в одном направлении, когда один из компасов становится менее надежным.
Сенсоры, регистрирующие направление ветра, находятся на антеннах насекомого.
«Мозг насекомого определенно не запрограммирован всегда следовать одному и тому же набору действий. Напротив, мы можем показать, что такие маленькие мозги работают по очень динамичным принципам, адаптирующимся к условиям, преобладающим в данный момент», — говорит Мари Даке.
Ранее исследователи показали, что ночью некоторые навозные жуки ориентируются по Млечному Пути и поляризованному лунному свету, катая свои шарики по прямой линии. В сочетании с результатами нового исследования это демонстрирует, что компас насекомого работает в любое время суток и, вероятно, почти при любых условиях.
«Теперь мы продолжим изучать, могут ли они использовать ветер и ночью. Другой аспект, который нас интересует, — что направляет их, когда нет ветра и пасмурно», — комментирует Мари Даке.
Цель исследования — полностью понять, как очень маленькие мозги обрабатывают большие объемы информации, чтобы принять правильное решение: повернуть налево, направо или продолжить движение прямо.
Мари Даке считает, что результаты принесут прямую пользу уже через несколько лет в таких областях, как разработка роботов и искусственный интеллект (ИИ). Как и жуки, роботы должны учитывать большие объемы информации, чтобы определить свое следующее действие.
«Развитие ИИ происходит с головокружительной скоростью, и часть моих исследований напрямую направлена на создание модели того, как сети функционируют для интеллектуальной интеграции информации», — заключает она.