Cataglyphis fortis Пустынные муравьи могут изучать визуальные или обонятельные сигналы, чтобы точно определить свое гнездо, но только если эти сигналы уникальны для указания входа в гнездо. Ученые из Института химической экологии им. Макса Планка в Йене, Германия, обнаружили, что насекомые игнорируют визуальные ориентиры или запахи как сигналы, определяющие гнездо, если они возникают не только рядом с гнездом, но и вдоль маршрута. Следовательно, муравьи способны оценивать информативность таких сигналов и не поддаются введению в заблуждение вездесущими ненадежными сигналами.
Самонаводящиеся пустынные муравьи способны отличать однозначные ориентиры от неоднозначных и включать эту информацию в свои поведенческие реакции, когда возвращаются в свое гнездо. Эта способность стала очевидной в поведенческих экспериментах в Тунисе. «Муравьи игнорировали визуальные или обонятельные сигналы, которые не были надежными. Ненадежные сигналы гнезда - это те, которые находятся не только у входа в гнездо, но и повсюду на маршруте. или не имеет значения для поиска гнезда - еще один пример удивительных когнитивных способностей крошечного муравьиного мозга», - говорит Роман Хубер, первый автор исследования.
Пустынный муравей Cataglyphis fortis - чудо навигации. Насекомые обитают в бесплодных солончаках, высохших соленых озерах в североафриканской Сахаре. Вряд ли в этой пустоши можно найти какое-либо другое животное. Муравьи живут в подземных гнездах и проводят целые дни в одиночестве в поисках пищи: обычно это насекомые, унесенные ветром в негостеприимную среду, где они погибли от воздействия. Чтобы найти пищу, муравьям часто приходится преодолевать большие расстояния. «Что особенного в этих насекомых, так это то, что муравьи, возвращающиеся домой с кормежки, отчаянно пытаются найти свое гнездо. Поэтому вы можете поймать их где угодно и поместить в определенную тестовую ситуацию. «чтобы исчезнуть, муравьи придерживаются своего врожденного поведения. Манипулируя окружающей средой, мы можем определить навигационные средства, которые муравьи используют для ориентации», - объясняет Маркус Кнаден, возглавляющий «Группу поведения, управляемого запахами» в Департаменте эволюционной нейроэтологии. почему он продолжает возвращаться в Тунис, чтобы проводить эксперименты с этими удивительными животными.
Предыдущие исследования показали, что пустынные муравьи используют солнце в качестве компаса и считают свои шаги, чтобы добраться домой до своего гнезда. Информация о направлении и расстоянии важна для так называемой интеграции пути, внутренней системы, с помощью которой муравьи «рассчитывают» свой путь домой. Кроме того, они используют визуальные, магнитные и вибрационные ориентиры для навигации. Наконец, они находят пищу и вход в свое гнездо с помощью очень чувствительного обоняния. Для нового исследования ученые проанализировали поведение муравьев после того, как они узнали определенные сигналы гнезда, а затем повторно столкнулись с теми же ориентирами далеко от гнезда. «Вы должны представить себе такую ситуацию: если нам нужно сориентироваться в незнакомом городе, используя характерную многоэтажку в качестве ориентира, и вдруг понять, что есть другие многоквартирные дома, которые выглядят очень похожими, мы запутаемся. Поэтому мы хотели знаю, как муравьи решают эту проблему», - говорит Кнаден.
Для своих экспериментов исследователи построили 16-метровый алюминиевый канал, в котором муравьи научились искать пищу. В качестве приманки в канале ученые установили чашку Петри с крошкой печенья примерно в 10 метрах от искусственного входа в гнездо (естественный вход в гнездо был соединен трубкой с искусственным входом в гнездо). Визуальные ориентиры за пределами канала не имели значения; однако муравьи могли использовать солнце в качестве компаса. Незаметный вход в гнездо был помечен двумя черными карточками. Позже по маршруту обучения были добавлены дополнительные черные карты, чтобы определить, не смутят ли они муравьев. «Мы ожидали, что муравьи каким-то образом отреагируют на новую ситуацию. Однако то, что они будут полностью игнорировать черные карты, которые они ранее выучили как сигналы гнезда, застало нас врасплох. Нас особенно поразило их поведение в отношении составных сигналов, черных карты, которые были дополнительно помечены запахом. Если одна часть ориентира была однозначной и встречалась только вблизи гнезда, а другая была повсеместной и неоднократно встречалась на маршруте, то муравьи использовали только однозначную часть, например запах, как достоверной информации и направлялись к этому сигналу на обратном пути к гнезду. На несколько других черных карт (неоднозначная часть сигнала гнезда), с которыми они столкнулись в канале, они не обратили никакого внимания», - резюмирует Роман Хубер.
Муравьям приходится преодолевать очень большие расстояния в поисках пищи; поэтому часто накапливаются ошибки интегрирования путей. Однако животные могут компенсировать отклонения, включив дополнительные сигналы гнезда, такие как видимые ориентиры или запахи. Исследователи ранее предполагали, что расстояние до гнезда будет определять, доверяют ли муравьи интеграции пути больше, чем другим сигналам для ориентации. Новое исследование показывает, что навигационные способности муравьев намного сложнее, чем считалось ранее, потому что муравьи также должны уметь оценивать надежность сигналов.
Ориентация пустынных муравьев изучалась в основном в поведенческих экспериментах. В будущих экспериментах ученые хотели бы сделать еще один шаг вперед и создать процедуру визуализации кальция для визуализации активности нейронов у муравьев. «Чем больше мы узнаем о том, сколько информации муравьиный мозг должен учитывать для ориентации, тем больше нас интересует, где и как в мозгу обрабатываются запахи и визуальные сигналы. Потенциально этот метод мог бы не только показать нам, где в мозгу воспринимается запах, но и где определяется, что этот запах является сигналом гнезда. Это знание делает нас значительным шагом вперед в изучении экстраординарных способностей этих насекомых», - заключает Маркус Кнаден.