Чешские биологи обнаружили, что при навигации собаки сначала пробегают около 20 метров на север или юг, а затем бегут к хозяину по кратчайшей траектории. Прогулки вдоль стрелки компаса увеличивали эффективность навигации в эксперименте. Исключив возможность ориентирования по солнцу или запахам, авторы статьи в журнале eLife предположили, что собаки используют магнитное поле Земли, чтобы определять направление.
Собаки отлично умеют находить дорогу домой, даже если выпустить их в незнакомом месте, а охотничьи собаки могут гнать добычу на несколько километров, а затем возвращаться к хозяину. Во время Первой мировой войны собак даже использовали в качестве посланников, чтобы доставлять важные сообщения. Однако механизмы навигации этих животных практически неизвестны — мы не знаем, какие ориентиры и стратегии они используют, чтобы из любой точки возвращаться домой по кратчайшему пути.
Биологи из США и Чехии под руководством Гинека Бурды (Hynek Burda) из Чешского аграрного университета исследовали навигацию 27 гончих собак 10 пород. На животных надевали ошейник с GPS-маячком и экшн-камерой, которая снимала часть головы и пространство перед собакой. Исследователи записывали маршруты одиночных пробежек собак во время прогулок с хозяевами в разных местах.
622 записанные пробежки биологи разделили на две группы: в 59 процентах случаев собаки возвращались к хозяину точно таким же маршрутом, каким убегали от него, то есть попросту повторяли собственный путь; в 33 процентах животные отбегали и возвращались разными путями — эти-то пробежки и интересовали ученых, поскольку в них собаки использовали навигационные механизмы. В оставшихся восьми процентах животные комбинировали два типа маршрутов.
Исследователи заметили интересную особенность пробежек, в которых собаки возвращались не тем путем, которым убежали от хозяина: перед тем, как начать движение в обратную сторону собаки пробегали около 20 метров на север или юг (этот отрезок ученые обозначили как азимут C), вне зависимости от того, в каком направлении бежали до этого или где находился хозяин. Более того, после такой пробежки вдоль стрелки компаса животные эффективнее находили дорогу назад, то есть выбирали кратчайший путь к хозяину (p = 0,01).
Чтобы понять, что служит компасом для собак, ученые проверили влияние положения солнца и направления ветра на азимут C. Оказалось, что ни солнце, ни ветер не определяли, насколько пробежка собаки отклонялась от оси север-юг, более того, многие прогулки проводили в пасмурную погоду — значит, собаки маловероятно ориентировались на солнце или запах хозяина. Также животные вряд ли могли запоминать дорогу визуально — в густом лесу зачастую попросту невозможно разглядеть ориентиры, а рост собак не влиял на успешность построения маршрута.
Ученые предположили, что собаки умеют чувствовать магнитное поле Земли, — возможно, так они определяют собственное положение в системе координат, а затем находят нужное направление с помощью интеграции пути. Похожим образом калибруют свой маршрут под магнитную ось север-юг многие позвоночные, хотя конкретные механизмы магнитной чувствительности животных неизвестны. Об использовании магнитного поля собаками научных данных до сих пор не было, и чтобы делать выводы, необходимы дальнейшие исследования с большей выборкой и строгим контролем.
В строго контролируемых лабораторных условиях навигацию по магнитным картам удалось доказать, например, у угрей. Для этого разработали специальный лабиринт и окружили его магнитной катушкой — движение рыб соответствовало направлению магнитного поля и менялось вместе с ним.
Алиса Бахарева
Эта способность независимо возникала у пернатых более 20 раз
Орнитологи объяснили, как некоторые птицы приобрели задние конечности, пригодные для того, чтобы манипулировать предметами, например, хватать добычу или подносить пищу к клюву. Оказалось, что подавляющее большинство видов, обладающих этим признаком, относятся к кладе Telluraves, объединяющей, в частности, дневных хищных птиц, сов, попугаев и воробьинообразных. Судя по всему, миллионы лет назад ранний представитель данной группы перешел к древесному образу жизни, что впоследствии позволило его потомкам как минимум 20 раз обзавестись лапами, которые можно использовать вместо рук. Результаты исследования опубликованы в статье для журнала Communications Biology. Задние конечности позволяют разным видам птиц ходить, бегать, грести и сидеть на растениях или других опорах. А некоторые пернатые научились использовать их, чтобы удерживать предметы, хватать их и манипулировать ими. Например, хищные птицы ловят добычу когтистыми лапами; воробьинообразные пальцами прижимают к поверхности кусочки пищи, чтобы их было удобнее расклевать; а попугаи подносят еду задними конечностями прямо к клюву. Предполагается, что способность птиц использовать лапы для манипулирования различными объектами независимо развилась у нескольких групп благодаря древесному образу жизни. Однако четких подтверждений у этой идеи до сих пор не было. Поискать их решила команда орнитологов под руководством Кристиана Гутьерреса-Ибаньеса (Cristián Gutiérrez-Ibáñez) из Университета Альберты. Сначала исследователи проанализировали научные статьи и монографии и обнаружили в них упоминания о способности удерживать, хватать и подносить к клюву предметы с помощью задних конечностей для 259 видов птиц из 85 семейств. Затем они поискали фотографии и видеозаписи пернатых, ведущих себя подобным образом, в базах данных Macaulay Library и Wikiaves, а также на сайтах Google Images, Flickr, Alamy, YouTube, Twitter и Instagram*. Это позволило дополнить литературные сведения и исключить анекдотические и ошибочные свидетельства. В общей сложности Гутьерресу-Ибаньесу и его коллегам удалось обнаружить 3725 изображений и видеороликов, на которых запечатлены птицы, использующие лапы в качестве манипуляторов. В результате эту способность удалось подтвердить для 1054 видов пернатых из 13 отрядов и 64 семейств. Особое внимание авторы уделили отрядам и семействам, среди представителей которых умение использовать задние конечности вместо рук хорошо известно и широко распространено, например, совам, ястребообразным и соколообразным, попугаям, врановым и синицам. Этот навык подтвердился у 40-95 процентов видов из таких групп. Сравнив полученные результаты с филогенетическим древом птиц, исследователи пришли к выводу, что подавляющее большинство видов пернатых, способных использовать лапы для манипулирования предметами, относятся к кладе Telluraves. Она включает более десяти отрядов, включая ястребообразных, соколообразных, совообразных, попугаеобразных и воробьинообразных. Согласно предложенной авторами реконструкции, появлению у Telluraves задних конечностей, пригодных для удержания предметов, предшествовал переход к древесному образу жизни, который произошел в истории клады всего один раз. Вероятно, миллионы лет назад ранний представитель этой группы, перешедший к жизни на деревьях, обзавелся лапами, которые позволяли ему удерживаться на ветвях и стволах. Такие лапы в процессе эволюции относительно легко преобразовать в манипуляторы. Благодаря преадаптации, связанной с древесным образом жизни общего предка, представители клады Telluraves смогли 20 раз независимо друг от друга развить задние конечности, с помощью которых можно манипулировать предметами. По крайней мере 14 из этих случаев приходятся на отряд воробьинообразных. При этом за пределами группы Telluraves использование лап вместо рук развилось всего четыре раза и встречается менее чем у 15 видов, среди которых восемь видов относятся к роду султанок (Porphyrio). Авторы отмечают, что способность манипулировать объектами с помощью лап неодинаково развита в разных группах, освоивших данный навык. Например, воробьинообразные, за исключением нескольких семейств, могут только прижимать предметы лапами к поверхности. В то же время ястребообразные, соколообразные и совы умеют хватать добычу или другие объекты задними конечностями и подносить ими пищу к клюву. Однако даже им далеко до попугаев, которые помимо этого могут вращать лапами во время манипулирования предметами и иногда даже применяют их во время работы с инструментами. Вероятно, общий предок всех современных попугаев уже умел использовать задние конечностей в качестве манипуляторов; впрочем, его потомки по крайней мере семь раз утрачивали этот признак. Работа Гутьерреса-Ибаньеса и его коллег стала одним из первых исследований, в которых эволюция способности манипулировать предметами с помощью конечностей изучается не на млекопитающих. Авторам удалось подтвердить, что у птиц появление данного навыка в большинстве случаев связано с древесным образом жизни. В какой-то степени возникновение лап, которые можно использовать вместо рук, также объясняется рационом пернатых. Например, в группах, представители или предки которых питаются или питались беспозвоночными и мелкими позвоночными, этот признак встречается чаще. Однако связь здесь не прямая, так что подобный рацион не обязательно приводит к появлению задних конечностей, пригодных для манипулирования объектами. Ранее мы рассказывали, как американские палеонтологи изучили образцы бирманского янтаря, содержащие остатки двух видов энанциорнисовых птиц с уникальным строением ног. У одного вида был длинный третий палец, который, вероятно, служил для добычи насекомых из древесины, у другого — широкий четвертый палец, позволявшийкрепче держаться за подвижные ветки во время выслеживания добычи. Такое строение задних конечностей ранее не встречалось ни среди энанциорнисов, ни среди других групп птиц. *Instagram принадлежат компании Meta, деятельность которой в России запрещена.