Белых аистов привлек запах свежескошенной травы
Люди давно замечали, что белые аисты любят охотиться на небольших животных на полях во время покоса, но до сих пор не было известно, как именно птицы узнают о сельскохозяйственных работах. Международная команда ученых обнаружила, что аистов в первую очередь привлекает запах свежескошенной травы. Открытие позволяет предположить, что использование обоняния при поиске пищи может быть распространенным явлением среди птиц, сообщают авторы в статье, опубликованной в журнале Scientific Reports.
Долгое время ученые считали, что среди птиц практически не встречается использование ольфакторных — то есть обонятельных — сигналов, однако стало появляться все больше исследований, которые показывают, что это далеко не так. Птицы могут использовать обоняние для поиска пищи. К примеру, у киви (Apterygiformes) оно развито хорошо — с его помощью птицы ищут мелких беспозвоночных и плоды, а вот зрение у них очень слабое. Биологи даже предположили, что эти птицы и вовсе могут стать слепыми в процессе эволюции. Вымершие эпиорнисы (Aepyornithiformes) — близкие родственники киви — тоже в основном полагались на обоняние.
Давно установлено, что грифы-индейки (Cathartes spp.) ищут падаль по запаху. Обонятельные сигналы при поиске добычи используют и морские птицы — буревестникообразные (Procellariiformes) ориентируются на источник диметилсульфида, который выделяют скопления фитопланктона. Выделение этого летучего вещества увеличивается при поедании фитопланктона рачками, кальмарами и рыбами, которые и служат добычей для птиц. Буревестникообразные также используют источники диметилсульфида для навигации. Было показано, что запахи при навигации играют большую роль и для почтовых голубей.
Хорошо известно, что белые аисты (Ciconia ciconia) появляются на полях, когда фермеры скашивают траву — небольшие животные, лишившись убежища, становятся легкой добычей этих птиц. Биологи из Германии, Италии и Кипра во главе с Мартином Викельски (Martin Wikelski) из Института поведения животных Макса Планка решили изучить, какие именно сигналы привлекают аистов к обработанным полям. Исследователи предположили, что птицы в первую очередь используют ольфакторные сигналы. Для проверки своей гипотезы ученые выбрали популяцию белых аистов (около 70 особей) возле города Радольфцелль в Германии.
Для того чтобы определить, могут ли аисты полагаться только на обоняние, биологи исключили другие типы сигналов: визуальные, акустические и социальные. Чтобы исключить визуальные сигналы, для исследования выбирались участки, скрытые от аистов деревьями. Акустические сигналы были исключены за счет большого расстояния — более 600 метров. На таком расстоянии аисты не слышат звуки техники. В качестве социальных сигналов аисты могут использовать сородичей или других птиц, поэтому исследователи отбирали только те наблюдения, в которых не было социальных сигналов. Ученые наблюдали за аистами с самолета, а также на земле. За некоторыми аистами следили при помощи GPS-трекеров.
Также биологи провели два эксперимента. В одном из них ученые взяли свежескошенную траву и поместили ее на расстояние 2,5 километра от местонахождения аистов. Во втором эксперименте исследователи распылили с самолета смесь летучих веществ, имитирующую запах травы, на необработанное поле. Смесь включала в себя основные компоненты запаха свежескошенной травы: цис-3-гексеналь, цис-3-гексенол и гексенилацетат. Также в качестве контроля с самолета была распылена обычная вода.
В результате оказалось, что аистов привлекают как обработанное поле, так и сама свежескошенная трава. Смесь летучих соединений привлекала птиц аналогичным образом, а вот распыление воды не вызвало никакой реакции (p = 0,003). При этом во всех этих случаях реагировали только те аисты, которые находились с подветренной стороны.
Ученые пришли к выводу, что аисты при поиске пищи могут полагаться и на обоняние. Авторы работы заключают, что использование ольфакторных сигналов при кормодобывании может быть более распространенным явлением среди птиц, чем считалось ранее.
Птицы используют обоняние не только для поиска пищи или навигации, но и для выбора партнера. Биологи изучили два вида американских синиц и выяснили, что птицы предпочитают запах особей своего вида — это препятствует гибридизации.
Семён Морозов
Это произошло после формирования нейронной связи между клетками циркадных часов и Dh44-нейронами
Биологи определили момент, в который циркадные часы начинают управлять циклами сна и бодрствования у личинок плодовых мушек. Оказалось, это происходит в начале третьего дня развития под влиянием новой связи между нейронами циркадных часов и клетками Dh44, которые контролируют бодрствование личинок. Кроме того, после формирования этой связи у личинок появилась долгосрочная память. Исследование опубликовано в журнале Science Advances. Циркадные ритмы у многих видов формируются еще на самых ранних этапах развития. Так, например, у млекопитающих клетки супрахиазматического ядра детеныша синхронизируют свою ритмическую активность еще во время беременности. Однако многие матери новорожденных могут подтвердить, что дети в этом возрасте редко спят ночью и бодрствуют днем — в основном их сон равномерно распределен по суткам. Исследования подтверждают, что циклы сна и бодрствования у младенцев чаще всего появляются от трех до двенадцати месяцев. До сих пор не было понятно, почему, несмотря на работу клеток циркадных часов, циклы сна и бодрствования формируются довольно поздно и как этот процесс влияет на другие функции мозга — например, долговременную память. Исследователи из университета Пенсильвании под руководством Эми По (Amy R. Poe) изучили аналогичный процесс на дрозофилах. Биологи отследили момент, в который у личинок мушек появляются циклы сна и бодрствования — это произошло в начале третьего дня развития. Чтобы понять, что именно происходит с циркадными ритмами в этот момент, исследователи изучили активность нейронов мозга у личинок. Прежде всего они проверили нейроны, которые производят нейропептид Dh44, поскольку они расположены в области циркадных часов у взрослых мушек.Для этого они создали трансгенных насекомых, у которых эти клетки синтезировали теплочувствительный ионный канал. Таким образом, когда личинок помещали в теплую среду, в Dh44-нейронах начинался ионный ток и те активировались. Оказалось, что эти клетки действительно участвуют в регуляции циклов сна: после их активации личинки на второй стадии меньше спали в течение суток (p < 0,0001). Тогда исследователи решили изучить, как активность этих клеток меняется при переходе со второй стадии личинок на третью — в момент появления ритмов сна. Оказалось, активность Dh44 не отличается на первой и второй стадии, но снижается в начале третьей. Это согласовывалось и с повышенным количеством сна у личинок в этот день: активность нейронов снизилась и они перестали оказывать свое бодрящее действие на личинок. Биологи предположили, что в этот момент Dh44-нейроны связываются с клетками, которые задают общий циркадный ритм организму мушек. Для этого они отследили нейронные связи этого мозгового центра. И действительно, при переходе со второй стадии на третью Dh44-нейроны сформировали связь с одной из клеток часов — DN1a. Ученые также подтвердили, что активация DN1a действительно «включает» Dh44 и увеличивает длительность бодрствования у личинок. Тогда исследователи решили проверить, как появление связи циркадных ритмов с циклами сна и бодрствования влияет на другие процессы в мозге насекомых. Зная, что переход памяти из кратковременной в долговременную происходят во время сна, биологи протестировали оба типа памяти у животных. Для этого они использовали стандартный для таких задач тест — проверяли, как личинки запоминают отвратительные запахи. И на второй, и на третьей стадии личинки одинаково хорошо проходили тесты на кратковременную память, а вот долговременная память появилась лишь при переходе между ними. При этом активация Dh44-нейронов, которые снижали количество сна у личинок, нарушала процессы долговременной памяти. Так, биологи не только в подробностях описали, как клетки циркадного ритма начинают контролировать циклы сна и бодрствования, но и показали, что этот процесс очень важен для развития таких сложных когнитивных функций как долговременная память. Сон и память действительно тесно связаны — депривация сна способна даже стирать воспоминания. Недавно мы писали об исследовании, в котором такие воспоминания удалось восстановить у мышей.