गोबर बीटल के लिए जीपीएस: मल्टीमॉडल ओरिएंटेशन सिस्टम

ऐसे सवाल हैं जो हमने उनसे पूछे या उन्हें जवाब देने की कोशिश की: आकाश नीला क्यों है, आकाश में कितने तारे हैं, कौन अधिक मजबूत है - एक सफेद शार्क या हत्यारा व्हेल, आदि। और ऐसे सवाल हैं जो हमने नहीं पूछे, लेकिन इससे जवाब कम दिलचस्प नहीं है। इन सवालों में निम्नलिखित शामिल हैं - क्या इतना महत्वपूर्ण है कि लुंड (स्वीडन), विटवाटर्रैंड (दक्षिण अफ्रीका), स्टॉकहोम (स्वीडन) और वुर्जबर्ग (जर्मनी) विश्वविद्यालयों के वैज्ञानिकों ने एक साथ अध्ययन करने का फैसला किया? यह शायद कुछ बहुत महत्वपूर्ण है, बहुत जटिल और अविश्वसनीय रूप से उपयोगी है। खैर, इसके बारे में निश्चित रूप से कहना मुश्किल है, लेकिन यह निश्चित रूप से बहुत दिलचस्प है, अर्थात्, गोबर बीटल अंतरिक्ष में कैसे नेविगेट करते हैं। पहली नज़र में, यहाँ सब कुछ तुच्छ है, लेकिन हमारी दुनिया ऐसी चीज़ों से भरी है जो उतनी सरल नहीं हैं जितनी कि गोबर बीटल की पुष्टि होती है। तो, एक गोबर बीटल के नेविगेशन सिस्टम में ऐसा क्या अनोखा है जैसा कि वैज्ञानिकों ने इस बात को सत्यापित किया है और प्रतियोगिता का इससे क्या लेना-देना है? हम अनुसंधान समूह की रिपोर्ट में इन और अन्य सवालों के जवाब पाएंगे। चलो चलते हैं।

नायक

सबसे पहले, यह इस अध्ययन के मुख्य चरित्र को जानने के लायक है। वह मजबूत, मेहनती, लगातार, सुंदर और देखभाल करने वाला है। वह स्कारबॉइड के सुपरफिली से एक गोबर बीटल है।



गोबर बीटल को उनके गैस्ट्रोनोमिक वरीयताओं के कारण उनका बहुत आकर्षक नाम नहीं मिला। एक तरफ, यह थोड़ा घृणित है, लेकिन एक गोबर बीटल के लिए यह पोषक तत्वों का एक उत्कृष्ट स्रोत है, जहां से इस परिवार की अधिकांश प्रजातियों को भोजन और यहां तक ​​कि पानी के अन्य स्रोतों की आवश्यकता नहीं है। एकमात्र अपवाद डेल्टोचिलम वेलगम है, जिसके प्रतिनिधि सेंटीपीड्स खाना पसंद करते हैं।

गोबर भृंगों की व्यापकता को अधिकांश अन्य जीवित प्राणियों द्वारा माना जा सकता है, क्योंकि वे अंटार्कटिका को छोड़कर सभी महाद्वीपों पर रहते हैं। पर्यावास ठंडे जंगलों से लेकर उमस भरे रेगिस्तान तक है। जाहिर है, पशुओं के आवासों में गोबर बीटल का एक बड़ा संचय आसान है, जो उनके भोजन के उत्पादन के लिए "कारखाने" हैं। गोबर बीटल भविष्य के लिए भोजन पर स्टॉक करना पसंद करते हैं।


गोबर बीटल्स और उनकी जीवनशैली की कठिनाइयों के बारे में एक छोटा सा वीडियो (बीबीसी, डेविड एटनबरो)।

विभिन्न प्रकार की बीटल की अपनी व्यवहार अनुकूलन विशेषताएं हैं। खाद से कुछ गेंदें बनती हैं, जिन्हें संग्रह बिंदु से लुढ़काया जाता है और एक छेद में दफन किया जाता है। अन्य लोग सुरंगों को खोदते हैं, उन्हें भोजन से भरते हैं। और तीसरा, मोहम्मद और दु: ख के बारे में कहावत को जानते हुए, बस खाद के ढेर में रहते हैं।

खाद्य भंडार बीटल के लिए महत्वपूर्ण हैं, लेकिन आत्म-संरक्षण के कारणों के लिए नहीं, बल्कि भविष्य की संतानों के लिए चिंता का कारण हैं। तथ्य यह है कि गोबर भृंग के लार्वा उनके माता-पिता ने पहले एकत्र किए गए कार्यों में रहते हैं। और अधिक खाद, यानी लार्वा के लिए भोजन, अधिक से अधिक संभावना है कि वे जीवित रहेंगे।


खैर, गीत के बोल से हम सीधे अध्ययन में ही जाते हैं।

जैसा कि मैंने पहले उल्लेख किया है, गोबर की कुछ प्रजातियां गेंदों का निर्माण करती हैं और भंडारण के लिए एक छेद में, चुने हुए मार्ग की गुणवत्ता और जटिलता पर ध्यान नहीं देते हुए, उन्हें एक सीधी रेखा में रोल करती हैं। इन बगों का यह व्यवहार है कि हम कई वृत्तचित्रों के लिए धन्यवाद से परिचित हैं। हम यह भी जानते हैं कि ताकत के अलावा (कुछ प्रजातियां अपना वजन 1000 गुना बढ़ा सकती हैं), गैस्ट्रोनॉमिक प्राथमिकताएं और संतानों की देखभाल, गोबर बीटल अंतरिक्ष में अच्छी तरह से उन्मुख हैं। इसके अलावा, वे एकमात्र कीड़े हैं जो रात में तारों को नेविगेट करने में सक्षम हैं।

दक्षिण अफ्रीका में (अवलोकन का स्थान), एक गोबर बीटल, "शिकार" ढूंढता है, एक गेंद बनाता है और इसे एक सीधी दिशा में एक सीधी दिशा में रोल करना शुरू करता है, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि वे प्रतियोगियों से दूर हैं जो अपना भोजन लेने में संकोच नहीं करते हैं। इसलिए, भागने के प्रभावी होने के लिए, आपको अपना पाठ्यक्रम खोए बिना, हर समय एक ही दिशा में जाने की आवश्यकता है।

सूरज मुख्य दिशानिर्देश है, जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं, लेकिन यह सबसे विश्वसनीय नहीं है। दिन के दौरान सूर्य की ऊंचाई बदलती है, जिससे अभिविन्यास की सटीकता कम हो जाती है। कीड़े हवा के घेरे में क्यों नहीं शुरू होते हैं, दिशा में भ्रमित हो जाते हैं और हर 2 मिनट में नक्शे की जांच करते हैं? यह मानना ​​तर्कसंगत है कि सूर्य अंतरिक्ष में अभिविन्यास के लिए जानकारी का एकमात्र स्रोत नहीं है। और फिर वैज्ञानिकों ने सुझाव दिया कि बीटल्स के लिए दूसरी दिशानिर्देश हवा है, या इसकी दिशा है। यह एक अनूठी विशेषता नहीं है, क्योंकि चींटियों और यहां तक ​​कि तिलचट्टे भी अपना रास्ता खोजने के लिए हवा का उपयोग करने में सक्षम हैं।

अपने काम में, वैज्ञानिकों ने यह जांचने का फैसला किया कि गोबर के बीटल इस मल्टीमॉडल संवेदी जानकारी का उपयोग कैसे करते हैं जब वे धूप में नेविगेट करना पसंद करते हैं, और जब हवा की दिशा में, और क्या वे एक ही समय में दोनों विकल्पों का उपयोग करते हैं। अवलोकन और माप विषयों के प्राकृतिक आवास में किए गए थे, साथ ही साथ नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों में भी।

अनुसंधान के परिणाम

इस अध्ययन में, मुख्य विषय की भूमिका स्कारैबियस लैमरकी की एक बीट द्वारा निभाई गई थी, और प्राकृतिक वातावरण में अवलोकन जोहान्सबर्ग (दक्षिण अफ्रीका) के पास स्टोनहेंज फार्म के क्षेत्र में किए गए थे।


छवि नंबर 1: दिन के दौरान हवा की गति में परिवर्तन ( ए ), दिन के दौरान हवा की दिशा में परिवर्तन ( बी )।

हवा की गति और दिशा के प्रारंभिक माप किए गए थे। रात में, गति सबसे कम (<0.5 मीटर / सेकंड) थी, लेकिन सुबह 11:00 से 13:00 (सूर्य की ऊंचाई °70 °) तक पहुंचते-पहुंचते, सुबह की ओर बढ़ गई।

स्पीड इंडिकेटर उल्लेखनीय हैं कि वे 0.15 मीटर / सेकेंड की दहलीज को पार कर लेते हैं, जो कि गोबर बीटल के मेनोटैक्टिक ओरिएंटेशन के लिए आवश्यक है। इस मामले में, स्कारैबियस लैमरकी बीटल की गतिविधि के शिखर के साथ दिन के समय में हवा की गति का शिखर मेल खाता है।

भृंग अपने शिकार को एक सीधी रेखा में संग्रह बिंदु से काफी बड़ी दूरी तक ले जाते हैं। औसतन, पूरे मार्ग में 6.1 minutes 3.8 मिनट लगते हैं। इसलिए, इस अवधि के दौरान, उन्हें यथासंभव सटीक मार्ग का अनुसरण करना चाहिए।

अगर हम हवा की दिशा के बारे में बात करते हैं, तो बीटल्स की अधिकतम गतिविधि (06:30 से 18:30 तक) की अवधि के दौरान, 6 मिनट की समयावधि के दौरान हवा की दिशा में औसत परिवर्तन 27.0 ° से अधिक नहीं होता है।

दिन के दौरान हवा की गति और दिशा पर डेटा का संयोजन, वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि इस तरह की मौसम की स्थिति बीटल के मल्टीमॉडल अभिविन्यास के लिए पर्याप्त है।


चित्र संख्या 2

यह अवलोकन का समय है। अंतरिक्ष में गोबर बीटल की अभिविन्यास विशेषताओं पर हवा के संभावित प्रभाव की जांच करने के लिए, एक गोल "अखाड़ा" बनाया गया था, जिसके केंद्र में भोजन था। बीटल स्वतंत्र रूप से 3 मीटर / सेकंड के नियंत्रित स्थिर वायु प्रवाह के साथ केंद्र से किसी भी दिशा में गठित गेंदों को रोल कर सकते हैं। ये परीक्षण स्पष्ट दिनों पर किए गए जब सूर्य की ऊंचाई दिन के दौरान भिन्न होती है: °75 ° (उच्च), 45–60 ° (मध्यम) और 15–30 ° (निम्न)।

बीटल ( 2A ) के दो सेटों के बीच वायुप्रवाह और सूर्य की स्थिति में परिवर्तन 180 ° से भिन्न हो सकता है। यह इस तथ्य पर विचार करने के लायक है कि बीटल स्केलेरोसिस से ग्रस्त नहीं है, और इसलिए, पहली कॉल के बाद, वे उस मार्ग को याद करते हैं जिसे उन्होंने चुना था। यह जानकर, वैज्ञानिकों ने बीटल के बाद के दृष्टिकोण के दौरान सफल अभिविन्यास के संकेतकों में से एक के रूप में क्षेत्र से बाहर निकलने के कोण में परिवर्तन को ध्यान में रखा।

°75 ° (उच्च) की सूरज की ऊँचाई पर, पहले और दूसरे सेट के बीच हवा की दिशा में 180 ° परिवर्तन के जवाब में azimuth परिवर्तन 180 ° (P <0.001, V-test) के साथ 166.9.9 ° 79.3 ° ( 2B ) के औसत परिवर्तन के साथ समूहीकृत किए गए थे। इस स्थिति में, सूर्य की स्थिति में 180 ° परिवर्तन (एक दर्पण का उपयोग किया गया था) 13.7 ° 89.1 ° ( 2B द्वारा निचला वृत्त) की सूक्ष्म प्रतिक्रिया का कारण बना।

यह दिलचस्प है कि सूरज की मध्यम और कम ऊंचाई पर बीटल ने अपने मार्गों को रखा, हवा की दिशा में बदलाव के बावजूद - औसत ऊंचाई: -15.9 ± 40.2 °; पी <0.001; कम ऊँचाई: 7.1 ± 37.6 °, P <0.001 ( 2C और 2D )। लेकिन सूर्य की किरणों की दिशा में 180 ° परिवर्तन से विपरीत प्रतिक्रिया हुई, यानी बीटल के मार्ग की दिशा में एक आमूल परिवर्तन - औसत ऊंचाई: 153.9 .3 83.3 °; कम ऊंचाई: height162 − 69.4 °; पी <0.001 ( 2 ए , 2 सी और 2 डी पर कम सर्कल)।

शायद उन्मुखीकरण हवा से ही प्रभावित नहीं है, लेकिन बदबू आ रही है। इसका परीक्षण करने के लिए, गंध की भावना के लिए जिम्मेदार डिस्टल एंटीना खंडों को परीक्षण बीटल के दूसरे समूह से हटा दिया गया था। इन बगों द्वारा प्रदर्शित हवा की दिशा में 180 ° परिवर्तन की प्रतिक्रिया में मार्ग परिवर्तन अभी भी 180 ° के आसपास काफी समूहीकृत थे। दूसरे शब्दों में, गंध के साथ और बिना बीटल के बीच अभिविन्यास में लगभग कोई अंतर नहीं है।

एक मध्यवर्ती निष्कर्ष यह है कि गोबर भृंग अपने अभिविन्यास में सूर्य और हवा का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों के तहत, यह पाया गया कि सूर्य की उच्च ऊंचाई के मामले में सौर पर पवन कंपास प्रबल होता है, लेकिन सूर्य के क्षितिज के करीब आने पर स्थिति बदलने लगती है।

यह अवलोकन बताता है कि एक गतिशील मल्टीमॉडल कम्पास प्रणाली है जिसमें संवेदी सूचनाओं के अनुसार दो तौर-तरीकों में परस्पर परिवर्तन होता है। यही है, बग को दिन के किसी भी समय निर्देशित किया जाता है, इस विशेष क्षण में जानकारी के सबसे विश्वसनीय स्रोत पर भरोसा करते हैं (सूरज कम है - सूरज का मील का पत्थर; सूरज उच्च है - हवा का मील का पत्थर)।

अगला, वैज्ञानिकों ने यह जांचने का फैसला किया कि हवा बीटल को उन्मुख करने में मदद करती है या नहीं। इसके लिए, केंद्र में भोजन के साथ 1 मीटर के व्यास वाला एक अखाड़ा तैयार किया गया था। कुल मिलाकर, बीटल ने सूरज की एक उच्च स्थिति के साथ 20 सेट बनाए: 10 हवा के साथ और 10 हवा के बिना ( 2 एफ )।

जैसा कि अपेक्षित था, हवा की उपस्थिति ने बीटल के अभिविन्यास की सटीकता में वृद्धि की। यह ध्यान दिया जाता है कि सौर कम्पास की सटीकता के प्रारंभिक अवलोकनों में, दो क्रमिक सेटों के बीच अज़ीमुथ में परिवर्तन सूरज की एक उच्च स्थिति (> 75 °) की तुलना में कम स्थिति (<60 °) की तुलना में दोगुना हो जाता है।

तो, हमने महसूस किया कि हवा गोबर के बीटल्स को उन्मुख करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, जो सौर कम्पास की अशुद्धियों की भरपाई करती है। लेकिन एक बग हवा की गति और दिशा के बारे में जानकारी कैसे एकत्र करता है? बेशक, सबसे स्पष्ट बात यह है कि यह एंटीना के माध्यम से होता है। इसे सत्यापित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने एक कमरे में निरंतर वायु प्रवाह (3 मीटर / सेकंड) के साथ बीटल के दो समूहों की भागीदारी के साथ परीक्षण किया - एंटीना के साथ और उनके बिना ( 3 ए )।


चित्र संख्या 3

अभिविन्यास की सटीकता के लिए मुख्य मानदंड 180 डिग्री से वायु प्रवाह की दिशा बदलते समय दो दृष्टिकोणों के बीच अज़ीमुथ में परिवर्तन था।

एंटीना के साथ भृंगों की गति की दिशा में एक परिवर्तन 180 ° के आसपास समूहीकृत किया गया था, एंटीना के बिना भृंगों के विपरीत। इसके अलावा, एंटीना के बिना बीट्लस में एज़िमुथ में औसत पूर्ण परिवर्तन 104.4 .0 36.0 ° था, जो कि बीट्लस में निरपेक्ष परिवर्तन से बहुत अलग है - 141.0 ± 45.0 ° ( 3V ग्राफ)। यही है, एंटीना के बिना बीटल सामान्य रूप से हवा में नेविगेट नहीं कर सकते थे। हालांकि, वे अभी भी धूप में अच्छी तरह से उन्मुख थे।

चित्रा 3 ए अपने मार्ग को समायोजित करने के लिए विभिन्न संवेदी तौर तरीकों से सूचनाओं को संयोजित करने के लिए बीटल की क्षमता का परीक्षण करने के लिए एक परीक्षण सेटअप दिखाता है। इसके लिए, दोनों गंतव्य (पवन + सूरज) पहले सूर्यास्त के दौरान परीक्षण में मौजूद थे या दूसरे के दौरान केवल एक लैंडमार्क (सूरज या हवा)। इस प्रकार, बहुपत्नीत्व और असमानता की तुलना की गई।

टिप्पणियों से पता चला है कि एक बहु से अनिमॉडल संदर्भ बिंदु पर स्विच करने के बाद बीटल के आंदोलन की दिशा में परिवर्तन 0 डिग्री के आसपास केंद्रित थे: केवल हवा: .28.2 .3 64.3 °; केवल सूर्य: 16.5 .5 51.6 ° (केंद्र में रेखांकन और 3C पर रेखांकन)।

यह अभिविन्यास विशेषता इससे अलग नहीं थी जो दो (सूरज + हवा) स्थलों ( 3 सी पर बाईं ओर ग्राफ) की उपस्थिति में प्राप्त की गई थी।

इससे पता चलता है कि नियंत्रित परिस्थितियों में बीटल एक लैंडमार्क का उपयोग कर सकती है, यदि दूसरा पर्याप्त जानकारी नहीं देता है, यानी दूसरे के साथ एक लैंडमार्क की अशुद्धि की भरपाई करता है।

अगर आपको लगता है कि वैज्ञानिकों ने इस पर रोक लगा दी है, तो ऐसा नहीं है। इसके बाद, यह जांचना आवश्यक था कि बग्स एक स्थान के बारे में कितनी अच्छी तरह से जानकारी संग्रहीत करते हैं, और क्या वे भविष्य में इसे पूरक के रूप में उपयोग करते हैं। इसके लिए, 4 कॉल किए गए थे: पहले में 1 लैंडमार्क (सूर्य) था, दूसरे में और तीसरा वायु प्रवाह जोड़ा गया था, और चौथे के दौरान केवल हवा का प्रवाह था। एक परीक्षण भी आयोजित किया गया था, जहां गंतव्य रिवर्स ऑर्डर में थे: हवा, सूरज + हवा, सूरज + हवा, सूरज।

प्रारंभिक सिद्धांत यह है कि यदि भृंग मस्तिष्क में एक ही स्थान पर दोनों स्थानों के बारे में जानकारी संग्रहीत कर सकते हैं, तो उन्हें पहले और चौथे दृष्टिकोण में एक ही दिशा रखना चाहिए, अर्थात्। यात्रा की दिशा में परिवर्तन 0 ° के आसपास समूहीकृत किया जाना चाहिए।


चित्र संख्या 4

पहले और चौथे दृष्टिकोण के दौरान अज़ीमुथ में परिवर्तन पर एकत्रित डेटा ने उपरोक्त धारणा (4 ए) की पुष्टि की, जो मॉडलिंग द्वारा इसके अतिरिक्त पुष्टि की गई थी, जिसके परिणाम ग्राफ 4 सी (बाएं) में दिखाए गए हैं।

एक अतिरिक्त जांच के रूप में, परीक्षण किए गए जहां वायु प्रवाह को एक पराबैंगनी स्थान (दाईं ओर 4B और 4C) द्वारा बदल दिया गया था। परिणाम सूर्य और वायु प्रवाह का उपयोग करते हुए परीक्षणों के परिणामों के लगभग समान थे।

अध्ययन की बारीकियों के साथ एक अधिक विस्तृत परिचित के लिए, मैं सुझाव देता हूं कि आप वैज्ञानिकों की रिपोर्ट और इसके लिए अतिरिक्त सामग्रियों पर ध्यान दें।

उपसंहार

प्राकृतिक वातावरण और नियंत्रित एक दोनों में प्रयोगात्मक परिणामों के सेट से पता चला है कि गोबर बीटल में दृश्य और मैकेनोन्सरी जानकारी एक सामान्य तंत्रिका नेटवर्क में परिवर्तित होती है और एक मल्टीमॉडल कम्पास छवि के रूप में सहेजी जाती है। एक दिशानिर्देश के रूप में सूरज या हवा का उपयोग करने की प्रभावशीलता की तुलना में पता चला है कि बीटल दिशानिर्देश का उपयोग करते हैं जो उन्हें अधिक जानकारी प्रदान करता है। दूसरे का उपयोग एक अतिरिक्त या पूरक के रूप में किया जाता है।

यह हमारे लिए एक बहुत ही सामान्य बात लग सकती है, लेकिन यह मत भूलो कि हमारा मस्तिष्क एक छोटी बग की तुलना में बहुत बड़ा है। लेकिन, जैसा कि हमने समझा, यहां तक ​​कि सबसे छोटे जीव भी जटिल मानसिक प्रक्रियाओं में सक्षम हैं, क्योंकि जंगली में, आपका अस्तित्व या तो ताकत या दिमाग पर निर्भर करता है, और सबसे अधिक दोनों के संयोजन पर।


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