هناك أسئلة طرحناها أو حاولنا الإجابة عليها: لماذا السماء زرقاء ، وعدد النجوم في السماء ، والأقوى - سمكة قرش أبيض أو حوت قاتل ، إلخ. وهناك أسئلة لم نطرحها ، لكن الإجابة من هذا لا تصبح أقل إثارة للاهتمام. تتضمن هذه الأسئلة ما يلي: - ما هو المهم جدًا لدرجة أن علماء من جامعات Lund (السويد) و Witwatersrand (جنوب إفريقيا) و Stockholm (السويد) و Würzburg (ألمانيا) قرروا الدراسة معًا؟ ربما هذا شيء مهم للغاية ومعقد للغاية ومفيد بشكل لا يصدق. حسنًا ، من الصعب أن نقول ذلك بالتأكيد ، لكنه بالتأكيد مثير جدًا للاهتمام ، أي كيف تتنقل خنافس الروث في الفضاء. للوهلة الأولى ، كل شيء تافه هنا ، لكن عالمنا مليء بأشياء ليست بهذه البساطة التي تؤكدها خنافس الروث. لذا ، ما هو الفريد في نظام الملاحة لخنفساء الروث ، حيث قام العلماء بالتحقق من ذلك وما علاقة المنافسة به؟ سوف نجد إجابات لهذه الأسئلة وغيرها في تقرير مجموعة الأبحاث. دعنا نذهب.
بطل الرواية
بادئ ذي بدء ، يجدر التعرف على الشخصية الرئيسية لهذه الدراسة. انه قوي ومجتهدة ومستمرة وجميلة ورعاية. إنه خنفساء روث من فصيلة الجعربة.
حصلت خنافس الروث على اسمها غير الجذاب بسبب تفضيلاتها في تذوق الطعام. من ناحية ، هذا مثير للاشمئزاز بعض الشيء ، لكن بالنسبة لخنفساء الروث فهو مصدر ممتاز للعناصر الغذائية التي لا تحتاج معظم أنواع هذه العائلة إلى مصادر أخرى للغذاء أو حتى الماء. الاستثناء الوحيد هو نوع Deltochilum valgum ، الذي يرغب ممثلوه في تناول حريش.
يمكن تحسد انتشار خنافس الروث من قبل معظم الكائنات الحية الأخرى ، لأنها تعيش في جميع القارات باستثناء القارة القطبية الجنوبية. يتراوح الموائل من الغابات الباردة إلى الصحارى البائسة. من الواضح أن التراكم الكبير لخنافس الروث يسهل العثور عليه في موائل الحيوانات ، والتي هي "المصانع" لإنتاج طعامها. تفضل خنافس الروث تخزين الطعام للمستقبل.
فيديو صغير عن خنافس الروث وصعوبات أسلوب حياتهم (بي بي سي ، ديفيد أتينبورو).أنواع مختلفة من الخنافس لديها ميزات التكيف السلوكية الخاصة بهم. بعض الكرات شكل من السماد ، والتي يتم لفها من نقطة جمع ودفن في حفرة. يحفر آخرون الأنفاق تحت الأرض ، ويملأونها بالطعام. والثالث ، معرفة المثل عن محمد والحزن ، يعيش ببساطة في أكوام من السماد.
تعتبر مخزونات الغذاء مهمة بالنسبة إلى الخنفساء ، ولكن ليس كثيرًا لأسباب الحفاظ على الذات ، ولكن لأسباب تتعلق بالذرية المستقبلية. والحقيقة هي أن يرقات خنافس الروث تعيش في ما جمع والداه في وقت سابق. وكلما زاد السماد ، أي طعام اليرقات ، زاد احتمال بقائهم على قيد الحياة.
صادفت هذه الصياغة في عملية جمع المعلومات ، ولا يبدو الأمر كذلك ، خاصة الجزء الأخير:... يحارب الذكور من أجل الإناث ، ويستريحون أقدامهم على جدران النفق ، ويدفعون الخصم بنموات على شكل قرن ... بعض الذكور ليس لديهم قرون ، وبالتالي لا يدخلون في المعركة ، لكنهم يمتلكون غددًا جنسية أكبر ويحرسون الأنثى في النفق المجاور ...
حسنا ، من كلمات نذهب مباشرة إلى الدراسة نفسها.
كما ذكرت سابقًا ، فإن بعض أنواع خنافس الروث تشكل كرات وتُدحرجها في خط مستقيم ، دون الاهتمام بجودة وتعقيد المسار المختار ، إلى حفرة للتخزين. هذا السلوك لهذه الأخطاء هو أفضل ما نعرفه بفضل العديد من الأفلام الوثائقية. نعلم أيضًا أنه بالإضافة إلى القوة (بعض الأنواع يمكن أن ترفع الوزن 1000 مرة عن وزنها) ، فإن تفضيلات تذوق الطعام ورعاية ذرية الخنافس ، يتم توجيه خنافس الروث بشكل جيد في الفضاء. علاوة على ذلك ، فهي الحشرات الوحيدة القادرة على التنقل في النجوم في الليل.
في جنوب إفريقيا (مكان الملاحظة) ، تشكل خنفساء الروث ، "الفريسة" ، كرة وتبدأ في لفها بخط مستقيم في اتجاه عشوائي ، والأهم من ذلك بعيدًا عن المنافسين الذين لا يترددون في تناول طعامهم. لذلك ، لكي تكون عملية الهروب فعالة ، عليك أن تتحرك في نفس الاتجاه طوال الوقت ، دون أن تفقد مسارك.
الشمس هي المبدأ التوجيهي الرئيسي ، كما نعلم بالفعل ، لكنها ليست الأكثر موثوقية. يتغير ارتفاع الشمس أثناء النهار ، حيث تنخفض دقة الاتجاه. لماذا لا تبدأ الأخطاء في لفافة الدوائر ، والخلط في الاتجاه والتحقق من الخريطة كل دقيقتين؟ من المنطقي أن نفترض أن الشمس ليست هي المصدر الوحيد للمعلومات عن الاتجاه في الفضاء. ثم اقترح العلماء أن المبدأ التوجيهي الثاني للخنافس هو الريح ، أو بالأحرى اتجاهه. هذه ليست ميزة فريدة ، حيث أن النمل وحتى الصراصير قادرون على استخدام الريح لإيجاد طريقهم.
قرر العلماء في عملهم التحقق من كيفية استخدام خنافس الروث لهذه المعلومات الحسية متعددة الوسائط عندما يفضلون التنقل في الشمس ، وعندما يكونون في اتجاه الريح ، وما إذا كانوا يستخدمون كلا الخيارين في نفس الوقت. تم إجراء الملاحظات والقياسات في الموائل الطبيعية للمواضيع ، وكذلك في ظروف المختبر المحاكاة التي تسيطر عليها.
نتائج البحوث
في هذه الدراسة ، لعبت دور الموضوع الرئيسي من قبل خنفساء من الأنواع
Scarabaeus lamarcki ،
وأجريت ملاحظات في البيئة الطبيعية على أراضي مزرعة ستونهنج ، بالقرب من جوهانسبرغ (جنوب أفريقيا).
الصورة رقم 1: التغيرات في سرعة الرياح خلال اليوم ( أ ) ، والتغيرات في اتجاه الرياح خلال اليوم ( ب ).أجريت قياسات أولية لسرعة الرياح واتجاهها. في الليل ، كانت السرعة هي الأدنى (<0.5 م / ث) ، ولكنها ارتفعت نحو الفجر ، حيث بلغت ذروتها اليومية (3 م / ث) من الساعة 11:00 إلى الساعة 13:00 (ارتفاع الشمس ∼70 درجة).
وتجدر الإشارة إلى أن مؤشرات السرعة جديرة بالملاحظة لأنها تتجاوز عتبة 0.15 م / ث ، وهي ضرورية لتوجيه الخنفساء الروثية. في هذه الحالة ، تتزامن ذروة سرعة الرياح في وقت من اليوم مع ذروة نشاط خنافس
Scarabaeus lamarcki .
الخنافس لفة فرائسها في خط مستقيم من نقطة جمع إلى مسافة كبيرة إلى حد ما. في المتوسط ، تستغرق الرحلة بأكملها 6.1 ± 3.8 دقيقة. لذلك ، خلال هذه الفترة الزمنية ، يجب عليهم اتباع المسار بأكبر قدر ممكن من الدقة.
إذا تحدثنا عن اتجاه الريح ، فعند فترة النشاط الأقصى للخنافس (من الساعة 06:30 إلى الساعة 18:30) ، فإن متوسط التغير في اتجاه الريح خلال فترة زمنية مدتها 6 دقائق لا يزيد عن 27.0 درجة.
الجمع بين البيانات حول سرعة الرياح واتجاهها خلال النهار ، يعتقد العلماء أن مثل هذه الظروف الجوية كافية للتوجه متعدد الوسائط من الخنافس.
الصورة رقم 2حان الوقت للمراقبة. للتحقق من التأثير المحتمل للرياح على خصائص اتجاه خنافس الروث في الفضاء ، تم إنشاء "حلبة" مستديرة ، في وسطها كان هناك طعام. يمكن أن تقوم الخنافس بحرية بتدوير الكرات التي شكلتها في أي اتجاه من المركز بتدفق هواء مستقر يمكن التحكم به يبلغ 3 م / ث. أجريت هذه الاختبارات في أيام صافية عندما تباين ارتفاع الشمس خلال اليوم على النحو التالي: °75 درجة (عالية) ، 45-60 درجة (متوسطة) و 15-30 درجة (منخفضة).
يمكن أن تختلف التغييرات في تدفق الهواء وموقع الشمس بمقدار 180 درجة بين مجموعتين من الخنفساء (
2A ). يجدر النظر في حقيقة أن الخنافس لا تعاني من مرض التصلب العصبي ، وبالتالي ، بعد المكالمة الأولى ، يتذكرون الطريق الذي اختاروه. مع العلم أن العلماء يأخذون في الاعتبار التغيرات في زاوية الخروج من الساحة خلال النهج اللاحق للخنفساء باعتبارها واحدة من مؤشرات التوجه الناجح.
عند ارتفاع الشمس من -75 درجة (عالية) ، تم تجميع التغييرات السمت استجابة لتغير 180 درجة في اتجاه الرياح بين المجموعتين الأولى والثانية حوالي 180 درجة (P <0.001 ، V- اختبار) مع متوسط التغير من 166.9 ± 79.3 درجة (
2B ). في هذه الحالة ، تسبب التغير 180 درجة في موضع الشمس (تم استخدام المرآة) في رد فعل دقيق قدره 13.7 ± 89.1 ° (الدائرة السفلى بمقدار
2B ).
من المثير للاهتمام أن الخنافس في المناطق المرتفعة والمنخفضة من الشمس قد حافظت على طرقها ، على الرغم من التغيرات في اتجاه الريح - متوسط الارتفاع: -15.9 ± 40.2 ° ؛ P <0.001 ؛ علو منخفض: 7.1 ± 37.6 درجة ، P <0.001 (
2C و
2D ). لكن التغيير في اتجاه أشعة الشمس بمقدار 180 درجة كان له رد فعل معاكس ، أي تغيير جذري في اتجاه مسار الخنفساء - متوسط الارتفاع: 153.9 ± 83.3 ° ؛ ارتفاع منخفض: −162 ± 69.4 درجة ؛ P <0.001 (الدوائر السفلية في
2A و
2C و
2D ).
ربما لا يتأثر الاتجاه بالرياح نفسها ، ولكن بالروائح. لاختبار ذلك ، تمت إزالة مقاطع الهوائيات البعيدة المسؤولة عن حاسة الشم من المجموعة الثانية من خنافس الاختبار. التغييرات في المسار استجابة لتغير 180 درجة في اتجاه الرياح الذي أظهرته هذه الأخطاء كانت لا تزال مجمعة بشكل ملحوظ حوالي 180 درجة. بمعنى آخر ، لا يوجد فرق في الاتجاه بين الخنافس ذات الرائحة ومن دونها.
الاستنتاج المتوسط هو أن خنافس الروث تستخدم الشمس والرياح في اتجاهها. علاوة على ذلك ، في ظل ظروف المختبر التي يتم التحكم فيها ، تبين أن بوصلة الرياح تسود على الطاقة الشمسية في حالة ارتفاعات الشمس المرتفعة ، ولكن الوضع يتغير عندما تقترب الشمس من الأفق.
تشير هذه الملاحظة إلى وجود نظام بوصلة متعدد الوسائط ديناميكي يتغير فيه التفاعل بين الطريقتين وفقًا للمعلومات الحسية. بمعنى ، يتم توجيه الخطأ في أي وقت من اليوم ، والاعتماد على مصدر المعلومات الأكثر موثوقية في هذه اللحظة بالذات (الشمس منخفضة - معلم الشمس ؛ الشمس مرتفعة - معلم الريح).
بعد ذلك ، قرر العلماء التحقق مما إذا كانت الرياح تساعد في توجيه الخنافس أم لا. لهذا ، تم إعداد ساحة بقطر 1 متر مع الطعام في المركز. في المجموع ، صنعت الخنافس 20 مجموعة ذات وضعية عالية للشمس: 10 مع الريح و 10 بدون الريح (
2F ).
كما هو متوقع ، زاد وجود الرياح دقة اتجاه الخنافس. تجدر الإشارة إلى أنه في الملاحظات المبكرة على دقة البوصلة الشمسية ، يتضاعف التغير في السمت بين مجموعتين متتاليتين في موضع مرتفع من الشمس (> 75 درجة) مقارنة بالموضع الأدنى (أقل من 60 درجة).
لذلك ، أدركنا أن الرياح تلعب دورًا مهمًا في توجيه خنافس الروث ، وتعويضًا عن أخطاء البوصلة الشمسية. ولكن كيف تجمع الأخطاء معلومات حول سرعة الرياح واتجاهها؟ بطبيعة الحال ، فإن الشيء الأكثر وضوحا هو أن هذا يحدث من خلال الهوائيات. للتحقق من ذلك ، أجرى العلماء اختبارات في غرفة ذات تدفق هواء ثابت (3 م / ث) بمشاركة مجموعتين من الخنافس - مع هوائيات وبدونها (
3A ).
الصورة رقم 3كان المعيار الرئيسي لدقة الاتجاه هو التغيير في السمت بين نهجين عند تغيير اتجاه تدفق الهواء بمقدار 180 درجة.
تم تجميع تغيير في اتجاه حركة الخنافس مع الهوائيات حوالي 180 درجة ، على عكس الخنافس التي لا تحتوي على هوائيات. بالإضافة إلى ذلك ، كان متوسط التغير المطلق في السمت في الخنافس دون هوائيات 104.4 ± 36.0 درجة ، وهو مختلف تمامًا عن التغير المطلق في الخنافس مع الهوائي - 141.0 ± 45.0 ° (رسم بياني
3V ). وهذا يعني أن الخنافس التي لا تحتوي على هوائيات لا يمكنها التنقل في مهب الريح. ومع ذلك ، كانت لا تزال موجهة بشكل جيد في الشمس.
يوضح الشكل
3 أ إعداد اختبار لاختبار قدرة الخنافس على الجمع بين المعلومات من الطرائق الحسية المختلفة لضبط مسارها. لهذا ، كلتا المعالم (ريح + شمس) كانت موجودة في الاختبار أثناء غروب الشمس الأول أو معلم واحد فقط (شمس أو ريح) خلال الثانية. وهكذا ، تم مقارنة multimodality و unimodality.
أظهرت الملاحظات أن التغييرات في اتجاه حركة الخنافس بعد التبديل من نقطة مرجعية متعددة إلى نقطة واحدة أحادية التركيز كانت مركزة حول 0 °: الرياح فقط: −8.2 ± 64.3 °؛ فقط الشمس: 16.5 ± 51.6 درجة (الرسوم البيانية في الوسط والحق في
3C ).
لم تختلف خاصية التوجيه عن تلك التي تم الحصول عليها في وجود اثنين من معالم (الشمس + الرياح) (الرسم البياني على اليسار في
3C ).
يشير هذا إلى أنه في ظل الظروف الخاضعة للرقابة ، يمكن أن تستخدم الخنفساء معلمًا واحدًا ، إذا لم تقدم الثانية معلومات كافية ، أي تعويضًا عن عدم دقة أحد المعالم مع الثانية.
إذا كنت تعتقد أن العلماء توقفوا عند هذا ، فهذا ليس كذلك. بعد ذلك ، كان من الضروري التحقق من مدى قيام الخلل بتخزين معلومات حول أحد المعالم ، وما إذا كانت تستخدمه في المستقبل كملحق. لهذا الغرض ، تم إجراء 4 مكالمات: في الأول كان هناك معلم واحد (شمس) ، وتمت إضافة تدفق الهواء الثاني والثالث ، وخلال الرابع كان هناك فقط تدفق للهواء. كما تم إجراء اختبار حيث كانت المعالم في الترتيب العكسي: الرياح ، والشمس + الرياح ، والشمس + الرياح ، والشمس.
النظرية الأولية هي أنه إذا تمكنت الخنافس من تخزين معلومات حول كلتا المعلمتين في نفس منطقة الذاكرة المكانية في المخ ، فيجب عليها عندئذ أن تحافظ على نفس الاتجاه في النهجين الأول والرابع ، أي يجب تجميع التغييرات في اتجاه السفر حول 0 °.
الصورة رقم 4
أكدت البيانات التي تم جمعها عن التغير في السمت خلال النهجين الأول والرابع الافتراض المذكور أعلاه (4A) ، والذي تم تأكيده بالإضافة إلى ذلك من خلال النمذجة ، وتظهر نتائجها في الرسم البياني 4C (يسار).
وكإجراء فحص إضافي ، تم إجراء اختبارات حيث تم استبدال تدفق الهواء بنقطة فوق بنفسجية (4B و 4 C على اليمين). كانت النتائج متطابقة تقريبًا لنتائج الاختبارات باستخدام تدفق الشمس والهواء.
للتعرف أكثر تفصيلاً على الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بأن تنظر في
تقرير العلماء ومواد
إضافية إليه.
خاتمة
أظهرت مجموعة النتائج التجريبية في كل من البيئة الطبيعية والبيئية الخاضعة للرقابة أن المعلومات البصرية والميكانيكية في خنافس الروث تتلاقى في شبكة عصبية مشتركة ويتم حفظها كصورة بوصلة متعددة الوسائط. أظهرت مقارنة فعالية استخدام إما الشمس أو الرياح كمبدأ توجيهي أن الخنافس تستخدم الدليل الذي يزودهم بمزيد من المعلومات. والثاني يستخدم كاحتياطي أو مكمل.
قد يبدو هذا شيئًا شائعًا للغاية بالنسبة لنا ، لكن لا تنسَ أن دماغنا أكبر بكثير من عقل صغير. ولكن ، كما فهمنا ، حتى أصغر المخلوقات قادرة على العمليات الذهنية المعقدة ، لأنه في الحياة البرية ، يعتمد بقاءك على القوة أو العقل ، وغالبًا على مزيج من الاثنين معا.
الجمعة خارج القمة:
حتى الخنافس تقاتل من أجل الفريسة. ولا يهم أن التعدين كرة سماد.
(بي بي سي إيرث ، ديفيد أتينبورو)
شكرا للمشاهدة ، والبقاء فضولي ولها عطلة نهاية أسبوع رائعة جميع اللاعبين! :)
شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ،
خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).
ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ فقط لدينا
2 من Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6 جيجا هرتز 14 جيجا بايت 64 جيجا بايت DDR4 4 × 960 جيجا بايت SSD 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 199 دولار في هولندا! Dell R420 - 2x E5-2430 سعة 2 جيجا هرتز 6 جيجا بايت 128 جيجا بايت ذاكرة DDR3 2x960GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 تيرابايت - من 99 دولارًا! اقرأ عن
كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟