Шмели воспринимают пространственное расположение окружающей среды в зависимости от размера и формы своего тела

Шмели воспринимают пространственное расположение окружающей среды в зависимости от размера и формы своего тела, чтобы минимизировать столкновения в полете

Эксперименты продемонстрировали, что, обнаруживая узкое препятствие, шмели задерживаются перед ним, сопоставляя его с размерами своего тела, - и в крайнем случае пролетают сквозь отверстие боком.

Перелетая с цветка на цветок, шмели и пчелы ловко маневрируют среди многочисленных препятствий - будь то листья, ветки или густое переплетение стеблей. Столь сложные действия требуют осознания размеров, геометрии и поведения собственного тела в движении, хотя такая способность обычно считается прерогативой более сложных животных.

Тем не менее пчелы регулярно удивляют нас такой «разумностью», которой никто не ожидает от насекомых, включая способности к базовой арифметике и даже понимание концепции нуля. Так же вышло с осознанием у них собственного тела, которое удалось продемонстрировать Сридхару Рави (Sridhar Ravi) и его коллегам из Германии, Австралии и США.

Для этого ученые провели эксперименты, описание которых приводят в статье, опубликованной в журнале PNAS. Гнездо шмелей разместили в лаборатории, соединив с источником пищи длинным закрытым тоннелем. Посередине тоннеля установили препятствие - шторку, просвет в которой авторы постепенно уменьшали, отслеживая то, как насекомые будут реагировать на новый вызов, с помощью видеокамер.

Обнаружилось, что чем уже был просвет, тем дольше шмели задерживались перед ним, зависая и рассматривая с разных сторон, чтобы оценить, насколько безопасен будет полет. Особенно долго они разглядывали его, когда просвет становился меньше размаха крыльев. Внимательно сопоставив размеры, насекомые затем разворачивались и пролетали сквозь него боком. «Теперь надо подумать, как применить подобные решения в будущих роботизированных системах, чтобы повысить их производительность в условиях реального мира», - говорит Сридхар Рави.

«Эти находки показывают, что шмели и их близкие родственники - пчелы, относящиеся к тому же семейству Apidae, способны оценивать свойства окружающего пространства и учитывать размеры собственного тела для безопасного движения в сложной обстановке, — резюмируют авторы работы. - Такая способность насекомых ставит вопросы о нейронных основах подобного восприятия тела у животных».

Значимость

Как и многие другие животные, в том числе и люди, насекомые часто перемещаются через густо загроможденную окружающую среду для выполнения критически важных для их выживания действий, таких как добывание пищи. Позвоночные избегают столкновений, воспринимая окружающее в зависимости от размера и формы своего тела, но неизвестно, обладают ли насекомые с гораздо меньшим мозгом такими навыками. Мы обнаружили, что летающие шмели оценивают расстояние между препятствиями относительно размаха своих крыльев и переориентируются на полет боком через узкие пространства. Наши результаты показывают, что пчелы также оценивают доступность своего окружения и учитывают свой собственный размер и форму, чтобы безопасно перемещаться в сложных средах. Этот аспект полета насекомых ставит вопросы о нейронных предпосылках для восприятия собственного размера у животных.

Абстрактный

Животные, передвигающиеся по сложным местам обитания, часто сталкиваются с препятствиями на своем пути. Люди и другие высокоинтеллектуальные позвоночные избегают столкновений, воспринимая взаимосвязь между расположением их окружения и свойствами их собственного профиля тела и способностью к действию. Неизвестно, обладают ли насекомые, у которых мозг гораздо меньше, такими способностями. Мы использовали шмелей, которые широко варьируют по размеру тела и регулярно питаются в густой растительности, чтобы исследовать, учитывают ли летающие насекомые свой собственный размер при взаимодействии с окружающей средой. Шмели, обученные летать в туннеле, время от времени сталкивались с препятствующей стеной, содержащей щель различной ширины. Пчелы успешно пролетали через узкие промежутки, даже те, которые были намного меньше размаха их крыльев, сначала выполняя боковое сканирование (полеты из стороны в сторону), чтобы визуально оценить отверстие. Затем пчелы переориентировали свое положение в полете (например, рыскание или угол направления), проходя через него, минимизируя проективную ширину лобовой части и смягчая столкновения; в крайних случаях пчелы летели полностью боком через зазор. И время, которое пчелы тратили на сканирование во время своего приближения, и степень, в которой они переориентировались, чтобы пройти через зазор, определялись не абсолютным размером зазора, а размером зазора относительно размаха крыльев каждой пчелы. Наши результаты показывают, что, подобно людям и другим позвоночным, летающие шмели воспринимают доступность своего окружения относительно размера и формы своего тела, чтобы безопасно перемещаться в сложных средах.

Источник: www.pnas.org

Комментарии: