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.