屎壳郎如何知道滚粪球的方向 -- ScienceDaily

来源: University of Würzburg

南非屎壳郎Scarabaeus lamarcki在导航时不仅依赖太阳的位置,还结合了风向的信息。研究人员发现,这种昆虫的导航能力比之前认为的更加动态和精准,展示了昆虫大脑的高度适应性和可塑性。

南非屎壳郎Scarabaeus lamarcki有一个相当有趣的技术来确保其后代有一个良好的开端。当这种只有几厘米高的动物遇到象粪时,它会将其滚成小球,然后随机选择一个方向滚动。过了一会儿,屎壳郎将粪球塞入地下通道,作为其繁殖室,然后在其上产卵。

屎壳郎如何从象粪堆找到通往地下通道的路:这是巴斯尔·埃尔·朱迪博士感兴趣的问题。这位神经生物学家领导着巴伐利亚州维尔茨堡大学生物中心的埃米·诺特初级研究小组,研究昆虫的导航能力。

他与瑞典和南非的科学家一起发现,屎壳郎在导航时不仅依赖太阳的位置,还结合了风向的信息。研究人员在最新一期的《美国国家科学院院刊》上发表了他们的发现。

南非屎壳郎必须尽快将粪球滚离粪堆,以防止其他屎壳郎偷走粪球。为了确保它们能尽快离开危险区域,屎壳郎沿着直线滚离粪堆。为了保持方向,它们使用天体线索作为定位参考,例如太阳的位置。然而,当太阳提供的信息无用时,例如正午时分,屎壳郎如何找到方向尚不清楚。

巴斯尔·埃尔·朱迪和他的团队现在可以回答这个问题:“我们发现屎壳郎除了使用天空之外,还使用风进行定向。”动物通过它们的触角感知相应的信号。必要的信息由高风速提供,这在非洲大草原上尤其在正午时分出现,此时通过太阳定向变得困难。

然而,为了产生一个高效且坚固的“罗盘”,动物必须将风信息与其他天体信号结合和协调。只有这样,它们才能在突然平静时灵活地切换回太阳罗盘作为主要定向信号,找到自己的路。正如研究人员所展示的,这种不同定向系统的结合不仅使屎壳郎更容易找到方向,还提高了屎壳郎罗盘的精度。

科学家们在实验室竞技场中工作,能够模拟和控制太阳的位置和风向,以精确记录它们对屎壳郎导航的影响。他们的实验不仅显示屎壳郎将风向信息相对于太阳的位置设置。“我们还可以显示屎壳郎能够将他们仅以太阳为参考设置的方向信息转移到风罗盘上,”埃尔·朱迪说。这表明屎壳郎大脑中的风罗盘和太阳罗盘“访问”相同的空间记忆网络,因此相互通信。

最近发表的研究表明,屎壳郎使用的罗盘比科学之前认为的可能更加动态。访问不同的感觉模式使动物能够随时以最高精度导航。它们的能力明显超过人类的能力——尽管它们配备的大脑比一粒米还小。此外,结果证实昆虫大脑不是一个“静态基质”,而是一个“高度可塑的神经机械装置,可以完美地适应其环境”,科学家们写道。

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