Функционирует при финансовой поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям (Роспечать)

Раки-богомолы нашли дорогу домой с помощью интеграции пути

A: рак-богомол Neogonodactylus oerstedii; B: N. oerstedii выглядывает из своей норы; C: траектории перемещений N. oerstedii от норы (синий) и к ней (красный)

Rickesh Pate & Thomas Cronin / bioRxiv, 2020

Ученые выяснили, что раки-богомолы находят направление к дому при помощи интеграции пути — запоминают свое положение относительно норы и определяют кратчайший вектор к ней. Ориентируются животные по трем типам примет в следующем порядке приоритета: по солнцу, поляризации света или внутренним ориентирам. Статья проходит рецензирование в журнале Current Biology, препринт доступен в электронной библиотеке Social Science Research Network.

Многим животным приходится находить дорогу домой, например, перелетным птицам или тем, кто охотится далеко от места жительства. Один из способов навигации у животных — интеграция пути, когда особь запоминает схему своих перемещений, а затем возвращается к исходной точке не тем же маршрутом, а по кратчайшему вектору. Для этого приходится держать в голове угол каждого поворота, вычислять направление к дому и постоянно обновлять его — такое под силу не каждому человеку. Тем не менее, интеграцией пути пользуются многие наземные животные, лучше всего такое поведение изучено у социальных насекомых.

Про навигацию водных организмов известно не так много, и способность к интеграции пути у них до сих пор не замечали. Сами ориентиры, по которым животные могут находить дорогу домой, под водой значительно отличаются. Например, не так хорошо видно солнце, луну и звезды (по ним ориентируются не только моряки, но и птицы с насекомыми), и в целом видимость любого объекта меньше. По-другому в водной среде распространяются и запахи — а они также являются важной подсказкой для навигации наземных животных.

Одни из самых удивительных подводных существ — раки-богомолы, ракообразные из отряда Ротоногие. У раков-богомолов одна из самых сложных зрительных систем из известных, а еще их передние конечности являются мощным оружием. Живут эти существа в норках, которые копают для себя в морском дне, и выбираются для охоты или чтобы найти партнера. Дальше, чем на несколько метров от дома раки-богомолы рода Neogonodactylus не уходят, но для их размеров (меньше пяти сантиметров) это значительное расстояние. Задача найти свою нору осложняется тем, что жилища разных раков могут располагаться очень близко друг от друга (иногда в 10 сантиметрах), а защищают свою территорию эти животные очень агрессивно.

Рикеш Пател (Rickesh Patel) и Томас Кронин (Thomas Cronin) из Мэрилендского университета наблюдали за перемещениями раков-богомолов Neogonodactylus oerstedii в арене без видимых ориентиров. Норы животных не были заметны с поверхности, на расстоянии около 70 сантиметров от дома экспериментаторы клали еду. Раки-богомолы обследовали арену, пока не находили пищу, а затем направлялись к норе по прямой траектории. Задачей эксперимента было понять, как животные определяют направление к дому: с помощью интеграции пути или по альтернативному механизму. Чтобы узнать это, исследователи аккуратно перемещали раков, пока те ели — пищу располагали на платформах, которые можно было сдвигать вместе с животным. Если бы раки использовали интеграцию пути, траектория к дому осталась бы параллельной изначальной, но сместилась бы согласно движению платформы.

Когда раков-богомолов не сбивали с толку, те направлялись к норам по кратчайшей траектории, отклоняясь в среднем на восемь градусов. Когда животных незаметно перемещали, те все равно ползли по прямой, но не к дому, а туда, где была бы нора, если бы ее сдвинули вместе с раком. Длина прямой траектории была такой же, как расстояние от кормушки до норы; пройдя ее, животные начинали обследовать территорию вокруг себя в поисках дома.


Для интеграции пути необходимо иметь внутренний компас, чтобы определять направление своего движения. Чтобы понять, какие ориентиры (внутренние или внешние) используют животные в качестве компаса, исследователи запутывали раков другим способом. Арену расположили под открытым небом, а в середине поставили вращающуюся платформу, на которую поместили еду. Когда рак-богомол находил пищу, платформу поворачивали на 180 градусов. Если бы компас раков был внутренним, они бы искали дом в противоположной стороне. Если бы животные использовали внешние ориентиры, то ротация платформы не помешала бы им определить направление к норе.

В ясную и частично облачную погоду раки-богомолы строили правильную траекторию к дому, даже если платформу поворачивали. Если же небо было затянуто облаками, животные шли в противоположную сторону, отклоняясь в среднем на 167 градусов. Авторы работы сделали вывод, что раки-богомолы могут использовать как внешние, так и внутренние ориентиры.


Очевидно было предположить, что внешним ориентиром раков было солнце. Чтобы проверить эту гипотезу, ученые на той же арене с помощью системы зеркал изменяли видимое положение солнца на 180 градусов после того, как раки находили еду.

Если солнце просто скрывали от раков-богомолов, те двигались в правильном направлении. Если же видимое положение светила изменяли, семь раков из десяти искали нору в противоположной стороне арены. Другие три животных не поддались на уловку и построили вектор правильно. Вероятно, они полагались на другие ориентиры.


Судя по тому, что в частично облачную погоду, когда солнца было не видно, раки-богомолы правильно определяли направление к норе даже после поворота платформы, у них есть и другие небесные ориентиры. Исследователи предположили, что животные могут распознавать направление поляризации света. Чтобы это проверить, арену вернули в помещение и закрыли от внешнего света плотными шторами. Сверху поставили источник света и поляризатор. Когда животные находили еду, поляризатор поворачивали на 90 градусов. В контрольном эксперименте использовали диффузор, который создавал деполяризованный свет.

При повороте поляризованного поля траектория раков-богомолов смещалась на те же 90 градусов; если свет был деполяризован, этого не происходило. Ученые сделали вывод, что раки используют три типа ориентиров в качестве компаса: в первую очередь, солнце; если солнца не видно, направление поляризации света; если ни то, ни другое недоступно, в ход идут внутренние ощущения.

Интеграция пути помогает ракам-богомолам избегать территориальных конфликтов. Если рак заходит в чужую зону, хозяин будет защищать свою нору. Однако оказалось, что драться насмерть животные в такой ситуации не будут. Они обмениваются несколькими ритуальными ударами, пока один не отступит.

Алиса Бахарева

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.