Навигация у пчел и муравьев, Как пустынный муравей находит дорогу домой - Основные методы исследования функционирования нервной системы беспозвоночных
Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Основные методы исследования функционирования нервной системы беспозвоночных

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>

Навигация у пчел и муравьев

Одним из основных методов исследования функционирования НС является количественный анализ поведения. При анализе поведения можно выявить фундаментальные принципы. Например, ключевые механизмы работы зрительной системы, которые смогли объяснить цветовое зрение и темновую адаптацию у человека, были впервые установлены при помощи психофизических экспериментов. При помощи изучения реакции разных людей на световые сигналы различной интенсивности и длины волны стало возможным сделать вывод о механизмах светового восприятия. Только значительно позже клеточные механизмы были показаны на фоторецепторах и зрительных путях. Аналогичным образом, наблюдение за беспозвоночными в естественных условиях привело к ценным открытиям роли рецепторов и описанию интегративных функций ЦНС.

Удивительные характеристики НС беспозвоночных вызывают восхищение, например, при изучении процессов навигации у пчел и муравьев70· 71). Пустынный муравей может мигрировать, а пчела улетать на далекие расстояния от гнезда в поисках пищи, и затем чудесным образом они безошибочно находят дорогу обратно. Необходим целый набор различных сенсорных «подсказок» для того, чтобы подобная навигация стала возможной. Из-за того, что нервные клетки насекомых имеют маленькие размеры, зачастую довольно сложно непосредственно анализировать свойства их мембран и синоптическую передачу. Тем не менее, как будет показано в следующих разделах, можно проанализировать и сделать определенные выводы о сенсорных механизмах насекомых даже на клеточном уровне при помощи особым образом спланированных поведенческих экспериментов.

Как пустынный муравей находит дорогу домой

Венер с коллегами экспериментально изучал, каким образом пустынный муравей Cataglyphis bicolor способен мигрировать на далекие дистанции в поисках пищи и затем возвращаться к гнезду по прямому кратчайшему пути. Область вокруг гнезда (в пустыне Туниса), а также места расположения пищи отмечены квадратиками. За отдельным муравьем наблюдали во время того, как он искал источник пищи и возвращался с ней в гнездо. Длинный и извилистый путь от гнезда (от пункта А до пункта В) занимает около 19 минут (точка на маршруте равна 1 минуте). Дорога домой, наоборот, идет строго по прямой, не петляет и занимает около 6 минут. Каким-то образом муравей учел свои движения на протяжении 250 метров от гнезда. Каким--то образом он также отследил углы поворотов и пройденные дистанции. Муравей способен отойти от гнезда на расстояние более 100 метров и вернуться к нему обратно с точность до 1 метра, т.е. с ошибкой менее 1 % (в этом отношении муравей способен сделать это гораздо лучше, чем, по крайней мере один из авторов этой книги, который не имеет математических навыков в подобного рода расчетах).

Какие же ориентиры окружающей среды муравей использует для навигации? Первая мысль -- может быть, это феромоны или химические сигналы. Однако они не используются и в любом случае были бы бесполезны при очень высокой (до 45° С) температуре в пустыне. Пространственные ориентиры и характерные элементы ландшафта в пустыне немногочисленны. Хотя предметы по дороге и около гнезда и в самом деле могут давать определенную информацию (как мы очень скоро увидим), они вовсе не являются теми удивительными «компасами», которые используют муравьи. Это было установлено при помощи экспериментов, когда муравьи были способны найти обратный путь, видя всего лишь небольшую часть неба. Чтобы исключить солнце и все другие ориентиры, экспериментатор следовал за муравьем с небольшой камерой, держа ее отверстие (через которое было видно небо) точно над муравьем. В отверстие помешались специальные фильтры для выбора направления, длины волны и угла поляризации солнечного света, воспринимаемого муравьем. Даже без солнца, отличительных деталей ландшафта и запахов, муравей, видя только небо, направлялся прямо к гнезду, в то время как экспериментатор катил камеру за ним, скрытый в маленьком вагончике.

 
Перейти к загрузке файла
<<   СОДЕРЖАНИЕ   >>